CN107000286A - 由聚合物材料制成的部件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造由聚合物材料制成的部件的方法，该方法在于将聚合物材料注入模具中来模制，该模具包括用于成型部件的主要部分和用于成型部件附加部的附加部分。附加部分位于注入点与主要部分之间。通过切割使得部件与部件附加部分离。

Description

由聚合物材料制成的部件的制造方法

技术领域

本发明涉及由制成的部件，其中所述热塑性塑料为聚丙烯类型的，具有或不具有填料。本发明尤其适合应用于在组装到车辆上之后具有可见的面的部件。

背景技术

在传统模制工艺中，材料不直接被注入模腔，而是预先通过一个通道，该通道由于其厚度比模具的厚度更小因而相对于模具构成缩窄部(striction)。宽度较大的通道形成“片”(nappe)，宽度较小的通道形成“阈”(seuil)。

一般外观缺陷出现在材料在模腔中流动的前30毫米(缺陷递减)。所遇到的主要缺陷是热点，该热点与缩窄部下游填充开始时的干扰和剪切相关，并产生大的收缩孔进而可能会导致部件报废。

因此，部件注塑过的这些面具有因其作为可见面而不可接受的缺陷。部件的“可见面”是指这样的面：该面能被站在车辆旁边的成年人观察者看见，并且满足机动车辆领域中固有的外观要求。即使这些要求可能在不同的生产商之间是不同的，但所有生产商都期望部件的可见面应具有能够被肉眼检测到的最少的缺陷。

因此，存在对这样的部件的需求：其某些面必须能够是可见的。

在机动车辆领域中，这例如是在图1B中示出的扰流件的上部区域的情况(该扰流件不带有形成集成帽件(casquette)的下翻折部)。通常，如图1A所示，扰流件具有呈U形的部分，并带有长的下翻折部，其长度可直至100mm。然而，例如图1B所示的扰流件所具有的下翻折部长度仅有数毫米(3至10mm)。

已知能够提供不具有这样的外观缺陷的部件的材料。这是ABS/PC(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/聚碳酸酯)。然而，该材料的特征在于该材料会极大地膨胀。该材料还要求在胶合之前的特殊处理，如火烧(flammage)处理，并需要用于上漆的专门的底漆。最后，这还是成本昂贵的材料。

发明内容

本发明的目的尤其在于提供某些面是可见的部件。

为此，本发明的主题在于一种用于获得具有至少一个可见面的机动车辆部件的方法，其中所述至少一个可见面延伸至所述部件的边缘的一部分，该部件由聚合物材料表皮形成，该表皮的厚度较该表皮的其它维度显著地小，该方法的特征在于，其至少包括以下步骤：

-将聚合物材料注入模具中，该模具包括模腔，该模腔包含至少两个邻接的部分，即用于成型部件的主要部分和用于成型部件附加部的至少一个附加部分，附加部分在10至30mm、优选地20至28mm、理想地20至25mm的长度上延伸，每个附加部分在其与主要部分的接合处的厚度为最大等于主要部分在接合处的厚度，最小等于主要部分在所述接合处的厚度减去0.5mm，每个附加部分位于聚合物材料进入模腔的进入点与主要部分之间，以及

-通过切割使得部件与部件附加部分离，以成型所述部件的边缘的所述部分。

模制的物体在模腔中的“长度”在此是指该物体沿材料在模腔中流动的方向上实现的测量值。由此，部件附加部的长度是指在模腔的附加部分的填充方向上沿部件附加部的曲线(如有必要)而取得的测量值。同样地，部件的长度是指在模腔的主要部分的填充方向上沿着部件的曲线(如有必要)而取得的测量值。宽度是指垂直于长度方向而取得的测量值。

“部件的边缘的一部分”在此指部件的轮廓通过切割获得的那部分。

本发明应用于以下部件将是有利的：这些部件具有500至1000mm、优选地200至400mm的宽度，1000至1500mm的长度，和2至5mm、优选地3至3.5mm的厚度。有利地，这些部件的宽度等于长度的三分之一。部件附加部的宽度可以在45mm至部件的整个宽度间变化。

部件附加部实际上是热塑性塑料部件的局部延长部，也称作“延伸部”，其在部件边缘处注入。这些部件附加部用于接收聚合物材料在模腔中流动的前数毫米上遇到的常见缺陷。

这些部件附加部被设置为从所述部件上分离。

然而，在分离之前，这些部件附加部可有利地被用于固定部件，例如在上漆流水线的部件传送期间。

在分离之后，包含在部件附加部中的聚合物材料有利地被重新用于制造新的部件。

有利地，所述切割在实施中相对于接合处的位置公差小于0.5mm的实现的，并且所获得的切割不具有残留(bourrelet)和凹凸不平(aspérité)。

优选地，边缘的所述部分是可见的。

切割的质量能够达到机动车辆领域中所期望的质量水平，即平整干净的、不带残留和凹凸不平的切割。

有利地，所述部件的获得方法包括以下步骤：

-在部件与部件附加部之间的接合处生成断裂诱导部，并将接合处的温度降低至小于或等于聚合物材料的脆化点的温度，然后，

-一旦部件与部件附加部之间的接合处的温度小于或等于聚合物材料的脆化点，在接合处机械断裂。

“断裂诱导部”指强度较小的区域，其存在使得部件和部件附加部的整体局部地脆弱，这有利于切割。断裂诱导部可对应于相对于部件的厚度较小的厚度。断裂诱导部也可以对应于多处被穿孔的区域。

所述方法的这些步骤在于将断裂诱导部处的温度降低至热塑性材料的脆化温度(脆化点)。然后施加力以使断裂诱导部受力。该施加的力与降低至脆化点的温度的联合作用导致接合处的断裂以及部件与部件附加部的分离。

所述方法的这些步骤具有良好的相对于接合处的位置公差(小于0.5mm)，并能够获得在被切割的可见棱处具有干净外观的部件。所获得的切割因此是精确的。该切割可以在上漆之前或之后实施。所述方法的这些步骤不会产生料屑、烧焦或灰烬物质的排放。所述方法的这些步骤可被用于宽度为500mm至1000mm的部件附加部。该切割系统因此可用于具有较大宽度的部件。

部件与部件附加部之间接合处温度的降低可以通过将部件和部件附加部的整体置入封闭壳体中来实现，该封闭壳体包含处于小于或等于聚合物材料的脆化点的温度的设置环境。所述整体也可以被置入冷却隧道中，部件在其生产线传送带上通过该冷却隧道。

部件与部件附加部之间接合处温度的降低也可以通过将接合处浸入液态氮浴或通过喷洒(喷射二氧化碳晶体或液态氮)来实现。

机械断裂可通过借助于液压推顶件或夹持器使得部件附加部承受连续的力或借助于质量下落使得部件附加部承受剧烈的力来实现。可以考虑操作员的干预。

在本发明的该实施方式的方法中，产生断裂诱导部的步骤可以在降低温度的步骤之前或之后进行，其并无差别。

有利地，所述冷却仅在部件和部件附加部整体的接合处实施，而部件仍是热的(10至50℃)。这确保仅接合处会断裂。

可选地，部件附加部也处于小于或等于聚合物材料脆化点的温度。

该方法也可以被实施用于去除浇口赘物(décarottage)(也称作“打浇口”)。

可选地，在部件与部件附加部之间的接合处产生断裂诱导部的所述步骤在于在接合处的表面形成锐角。

“锐角”是指棱或槽，其横截面具有顶点，该顶点具有小于0.5mm的曲率半径，理想地小于0.05mm。

由此，锐角可在使部件和部件附加部脱出模具之后，在部件与部件附加部之间的接合处通过借助于刀片实现槽而形成。锐角则是槽底部的角度。

有利地，槽的深度为0.2至0.3mm。

锐角也可以在注入步骤期间通过使用模腔而形成，在该模腔中，附加部分在接合处的厚度小于主要部分在接合处的厚度，优选地小0.5mm，以在部件与部件附加部之间的接合处形成台阶。

优选地，切割在实施中相对于接合处的位置公差是小于或等于0.1mm，并且所获得的切割不具有残留和凹凸不平。

更有利地，切割是借助于能够在切割方向上平移移动的刀片实现的，该刀片具有至少部分地倾斜的切割端部，即不与切割方向垂直，该切割端部被布置为用于在从上向下施加的压力的作用下使得部件与部件附加部的整体沿着它们之间的接合处分离。

刀片的切割端部的倾斜能够使得施加在刀片上的整个力集中在缩小的接触线上，这提高了切割的效率。切割刀片的具体形状能够在整个下降期间引导与待切割部件的接触。

该切割方法简单，并能够获得在被切割的可见棱处具有干净外观的部件。该切割方法可被用于宽度为500mm至1000mm的部件附加部。该切割系统因此可用于具有较大宽度的部件。该切割系统还具有相对于接合处最大0.1mm的位置公差。该系统能够局部地对待切割部件进行检索，以完成切割。可针对部件的切割区域保护操作员，这能够简化安全系统。而且，该方法需要专门但成本不高的设备。该方法的特征还在于非常小的循环周期时长，其完美地伴随注塑的节奏。最后，该切割可在上漆之前或之后进行，并且所述方法的这些步骤不会产生料屑、烧焦或灰烬物质的排放。

有利地，至少部分地倾斜的切割端部由三个段组成，即中央段和两个侧向段，侧向段每个都与刀片的边缘相交的，并且每个侧向段都与切割方向形成锐角。

有利地，侧向段是对称的。

在一个有利的实施方式中，所述系统可以自动地运行。

该方法也可以被实施用于去除浇口赘物。

相比具有下述缺陷的其他技术，这些切割技术是优选的。

由此，对于机械切割技术(切割钳、拉刀、超声波切割)，力使得塑料蠕变(fluer)，这导致沿着切割的小的残留。而且，对于拉刀，切割公差在最好的情况下是0.5mm。对于切割钳，切割公差大于0.5mm。此外，借助拉刀的切割系统还不适于沿曲线的切割。同样地，借助于切割钳或拉刀的切割技术不适于切割宽度超过200mm的部件附加部。由此，部件外观和切割精确度不符合本发明的目的。

至于借助于高压喷射水的切割，其产生具有凹凸不平的切割。而且，对于闭合构造(sections fermées)的切割，其需要使用保护盾(被牺牲的部件)。

同时考虑外观方面(切割棱的质量)与切割精确度方面的要求，可以使用激光束切割。然而，借助于激光束切割的解决方案成本昂贵。实际上，在切割之后对部件的清洁是必要的，并且如果留有上漆处理的残余物则会造成污染。而且，对于闭合构造的情况，需要设定最小距离、甚至使用由铜或银制成的用于吸收光束的热学盾或保护盾(被牺牲的部件)，以免切割第二表面，该第二表面在激光输出点上位于待切割之处的对面。

本发明的主题还在于一种用于获得机动车辆部件和承载该部件的框架的组件的方法，所述部件具有至少一个延伸至所述部件的边缘的可见面，所述方法的特征在于，该方法包括如上所述的用于获得机动车辆部件的方法的步骤，并还包括将所述表皮组装到承载该部件的框架的步骤。

在通过根据本发明的方法获得的组件中，在该组件被安装到车辆上之后，该部件具有至少一个可见面。

优选地，部件和框架通过胶合组装。

有利地，通过所述方法获得的组件是承载框架和车身外部部件的组件。

优选地，该车身外部部件是后扰流件。

附图说明

阅读附图将更好地理解本发明，附图是示例性地提供的，不具有任何限制性，在附图中：

图1A示出一个部件，该部件形成根据现有技术的具有U形部分的扰流件的整体；

图1B示出一个部件，该部件形成同一扰流件的上部部分；

图2是根据现有技术的模具的一部分的剖视图，所述部分位于图1B示出的部件的区域II中；

图3是根据本发明的模具的一部分的剖视图，其对应于图1B示出的部件的同一区域II；

图4是根据本发明在图3所示的模具中注射模制并脱模之后的聚合物材料表皮的局部IV经平整后的视图；

图5是根据本发明的一个实施方式的切割步骤的不同阶段，图4中的聚合物材料表皮沿V-V的剖视图集合；

图6是根据本发明的一个实施方式的切割步骤的不同阶段，与图5类似的剖视图的集合；

图7示出处于根据本发明的一个实施方式的切割步骤的不同阶段的聚合物材料的表皮；

图8是根据本发明的一个实施方式的刀片与聚合物材料表皮的立体透视图；

图9示出根据本发明的一个实施方式的刀片的俯视图。

具体实施方式

现在参照图1A，在该图中示出部件20’，该部件形成根据现有技术的扰流件的整体。部件20’包括上部部分18’和U形部分19’，帽件17’被集成到该U形部分。部件20’借助于胶合密封件11’和胶合密封件12’安装在门窗件框架10’上，胶合密封件11’将部件20’的部分18’固定到门窗件框架10’，胶合密封件12’将U形部分19’固定到门窗件框架10’。该组件与玻璃件组装，该玻璃件的一部分16’被示出。更准确地说，玻璃件16’的部分21’通过胶合密封件13’被固定到帽件17’。

在图1B中示出部件20，其形成具有相同整体形状的扰流件的上部部分。部件20包括弯曲部分19和上部部分18。该部件被安装在集成有帽件17的门窗件框架10上。部件20是借助于胶合密封件11和胶合密封件13被安装在门窗件框架10上，胶合密封件11将部件20的部分18固定到门窗件框架10，胶合密封件13将门窗件框架10的帽件17固定到部件20的弯曲部分19。该组件借助于胶合密封件12与玻璃件组装，该玻璃件的一部分16被示出，胶合密封件12将玻璃件的立柱21固定到门窗件框架10。

在图2和3中，相同的构件用相同附图标记指示。

图2示出了现有技术中模具对应于图1B中部件20的部分II的部分的剖面图，该模具由凹模和凸模组成。模具的模腔3用于接收来自于注射喷嘴4并成型部件的聚合物材料表皮。在该图中示出的模腔包括多个部分。主要部分7用于成型部件。该主要部分具有厚度e。该主要部分与通道6邻接，该通道构成缩窄部，并具有小于主要部分7的厚度e的厚度f。容器5是接收来自于注射喷嘴4的聚合物材料的部分。容器5具有大的厚度g，其中的聚合物材料是均化的。

图3示出了根据本发明的模具对应于图1B中部件20的部分II的部分的剖面图。在该模具中，模腔包括附加部分8，其与主要部分7邻接用于成型部件的附加部。附加部分8在其与主要部分7的接合处具有同样的厚度e。附加部分8位于聚合物材料进入模腔的进入点(即注入点)与主要部分7之间，该进入点具体表现为喷嘴4的端部。

在图4至6中，相同的构件用相同的附图标记指示。

图4示出了在图3示出的模具中注塑模制和脱模之后的聚合物材料表皮的局部IV经平整后的视图。该平整后的视图能够更好地辨识表皮的各个部分，这些部分在此二维地显视，但是其实际上彼此成一定角度，如在图3中可见。在注入模具中之后，聚合物材料根据传统技术被压紧，然后脱模，在此省略说明。聚合物材料表皮在模腔的主要部分7中成型了部件31。该聚合物材料表皮在模腔的附加部分8中成型了与其邻接的部件附加部32。最后，聚合物材料表皮在模腔的缩窄部6中成型了宽度较大的缩窄部33(即片)。部件31具有宽度l，其大于部件附加部32的宽度m，部件附加部32的宽度m本身大致相当于片33的宽度n。部件31具有长度L。部件附加部32具有长度M，片33具有长度N。根据本发明的其它实施方式，聚合物材料表皮包括多个部件附加部，其每个都与一个诸如片或阈的缩窄部关联或不关联。聚合物材料表皮可以不包括缩窄部。线34表示部件31与部件附加部32之间的接合处。根据本发明，部件与部件附加部通过切割的分离必须沿着该线实施，以形成部件31的边缘35的一部分(在图1B中可见)。部件的延伸至部件边缘35的至少一个面35a是可见的。

图5汇集了处于根据本发明的一个实施方式的切割步骤的不同阶段的图4的聚合物材料表皮的剖视图。为了简化，没有遵循图3的角度。

由聚丙烯制成的部件31和部件附加部32具有厚度e。部件附加部的长度M为20mm。切割刀片36施加在部件31与部件附加部32之间的接合处34上，以实现槽37，其在接合处形成锐角70，该锐角位于槽底，由此生成断裂诱导部。然后，由部件31和部件附加部32形成的组件被置入封闭壳体40，该封闭壳体包含设置为大气压强下处于-22℃的环境38，以使接合处的温度降低到直至小于或等于聚合物材料的脆化点的温度。组件在其中保持24小时。由此，接合处34具有小于或等于聚合物材料的脆化点的温度，并且部件附加部32被质量体39敲击，由此导致部件31与部件附加部32之间的接合处34断裂，以使得部件31与部件附加部32分离。该分离能够形成部件的边缘35的一部分。“质量体”指能够在适当位置以敲击或按压的方式被引导的撞击件或锤子。所获得的切割是平整的，无残留和凹凸不平。部件的延伸至部件边缘35的至少一个面35a是可见的。

图6示出了与图4类似的聚合物材料表皮的剖视图，这些剖视图对应于根据本发明的一个实施方式的切割步骤的不同阶段。

示出了部件31’和部件附加部32’。附加部分在部件31’与部件附加部32’之间的接合处34’的厚度e”小于主要部分31’在接合处的厚度e’。该厚度差异导致产生台阶41。该厚度差异存在于部件附加部32’的整个长度M’上。台阶41具有锐角73。锐角73在注射步骤期间通过使用未示出的模腔形成，在该模腔中，附加部分在接合处的厚度小于主要部分在接合处的厚度。

所形成的锐角73在部件31’与部件附加部32’之间的接合处生成断裂诱导部。然后，由部件31’和部件附加部32’形成的组件被置入封闭壳体40中，该封闭壳体包含设置环境38。该组件在其中保持24小时，以使得接合处34降低到直至小于或等于聚合物材料的脆化点的温度，部件附加部32’被质量体39敲击，这导致部件31’与部件附加部32’之间的机械断裂。这能够使得部件31’与部件附加部32’分离。该分离能够形成部件31’的边缘35’的一部分。所获得的切割是平整的，无残留和凹凸不平。部件的延伸至部件的边缘35’的至少一个面35a’是可见的。

壳体可以处于更低的温度，以限制使得接合处达到小于或等于聚合物材料的脆化点的温度所需的时间。

图7示出了与图4类似的聚合物材料表皮，其对应于根据本发明的一个实施方式的切割步骤的不同阶段。

示出了部件51和部件附加部52。线53示出部件51与部件附加部52之间的接合处。示出了切割装置60。该切割装置包括基部55，其包括镂空部57。基部之上设有活动的拱形部54，其包括配备有刀片(未示出)的刀片承载部56，即冲头。为了使得部件51与部件附加部52分离，组件被布置为使得接合线53位于拱形部54的刀片承载部56处，这将部件附加部52置于基部55的镂空部57中。通过在拱形部54上施加由上至下的压力，以使得拱形部以借助于刀片承载部56承载的刀片切割接合线53的方式向下移动，导致部件51与部件附加部52通过切割分离。该分离能够形成部件51的边缘。部件附加部留在镂空部57中，其在该处可被收集，例如通过为此设置的盘。部件的延伸至部件的边缘的至少一个面是可见的。

在图8和9中，相同的构件用相同的附图标记指示。

在图8和9中示出了根据本发明的一个实施方式的刀片，其可以安装在图7示出的切割装置的刀片承载部上。

图8示出了刀片61的立体图，该刀片具有切割端部62。刀片61被布置为用于使得部件(示出了该部件的一部分81)和部件附加部82的组件沿着它们之间的接合处83分离。部件的包含接合处83的边缘84是弯曲的。该边缘沿袭曲线的一部分。刀片61具有相同的曲线形状，这能够获得沿着同一曲线的切割。刀片61能够与拱形部54一起平移地移动。

图9是刀片61及其切割端部62的局部正视图。切割端部62在刀片的宽度中具有由三个直的段组成的形状。中央段87与刀片61的边缘88和89垂直。段85和86每个都分别与刀片61的边缘88和89形成锐角。由此，刀片的切割端部具有两个倾斜的段，这使得施加在刀片上的整个力都集中在缩小了的接触线上，这提高切割效率。该具体形状还允许刀片在下降的整个期间与待切割部件接触的引导。包括两个倾斜段的形状有利于铡刀效应。刀片像切割刀片一样是柔性且薄的。

所获得的切割是平整的，无残留和凹凸不平。部件的延伸至部件的边缘84的至少一个面是可见的。

本发明不限于所说明的实施方式，其它实施方式对于本领域的技术人员将是明显的。

特别地，该方法还可以用来制造由与上述实施方式中所用的聚合物材料不同的其它聚合物材料制成的部件。

其还可以制造扰流件以外的其它部件，例如门板、引擎盖板、尾门板、脚踏板等。而且，根据所述方法制造的扰流件不限于仅安装在门窗件框架上。实际上，所制造的扰流件可以直接被固定在车身上。而且，根据所述方法制造的扰流件不一定要是胶合的。这些扰流件可以被焊接。

其它切割技术可以被用于使部件与部件附加部分离。

切割技术也可彼此组合。例如，借助于产生槽的切割技术可在形成台阶的部件和部件附加部的组件上实施，该台阶可用于引导刀片。

同样地，其它实施方式也可以用于降低部件与部件附加部之间的接合处的温度。

Claims (10)

1.一种获得具有至少一个可见面的机动车辆部件的方法，其中所述至少一个可见面延伸至所述部件的边缘的一部分，该部件由聚合物材料表皮形成，该表皮的厚度较该表皮的其它维度显著地小，该方法的特征在于，其至少包括以下步骤：

-将所述聚合物材料注入模具中，该模具包括模腔，该模腔包含至少两个邻接的部分，即用于成型所述部件的主要部分和用于成型部件附加部的至少一个附加部分，所述附加部分在10至30mm、优选地20至28mm、理想地20至25mm的长度上延伸，每个附加部分在其与所述主要部分的接合处的厚度为最大等于所述主要部分在所述接合处的厚度，最小等于所述主要部分在所述接合处的厚度减去0.5mm，每个附加部分位于所述聚合物材料进入所述模腔的进入点与所述主要部分之间，以及

-通过切割使得所述部件与所述部件附加部分离，以形成所述部件的边缘的所述部分。

2.如权利要求1所述的获得方法，其中，所述切割在实施中相对于所述接合处的位置公差小于0.5mm，并且所获得的切割不具有残留和凹凸不平。

3.如权利要求2所述的获得方法，所述方法包括以下步骤：

-在所述部件与所述部件附加部之间的接合处生成断裂诱导部，并将所述接合处的温度降低至小于或等于所述聚合物材料的脆化点的温度，然后，

-一旦所述部件与所述部件附加部之间的接合处的温度小于或等于所述聚合物材料的脆化点，在所述接合处机械断裂。

4.如权利要求3所述的获得方法，在所述部件与所述部件附加部之间的接合处生成断裂诱导部的所述步骤在于在所述接合处的表面形成锐角。

5.如权利要求4所述的获得方法，其中，所述锐角在所述部件和所述部件附加部脱出所述模具之后，在所述部件与所述部件附加部之间的接合处通过借助于刀片实现槽而形成。

6.如权利要求4所述的获得方法，其中，所述锐角在所述注入步骤期间通过使用模腔而形成，在所述模腔中，所述附加部分在接合处的厚度小于所述主要部分在接合处的厚度，优选地小0.5mm，以在所述部件与所述部件附加部之间的接合处形成台阶。

7.如权利要求1和2中任一项所述的获得方法，其中，所述切割在实施中相对于所述接合处的位置公差小于或等于0.1mm，并且所获得的切割不具有残留和凹凸不平。

8.如权利要求1、2和7中任一项所述的获得方法，其中，所述切割是借助于能够在切割方向上平移移动的刀片而实现的，该刀片具有至少部分地倾斜的切割端部，即不与所述切割方向垂直，该切割端部被布置为用于在从上向下施加的压力的作用下使得所述部件与所述部件附加部的整体沿着它们之间的接合处分离。

9.如权利要求8所述的获得方法，其中，所述至少部分地倾斜的切割端部由三个段组成，即中央段和两个侧向段，所述侧向段每个都与所述刀片的边缘相交，并且所述侧向段每个都与所述切割方向形成锐角。

10.一种获得机动车辆部件和承载该部件的框架的组件的方法，所述部件具有至少一个延伸至所述部件的边缘的可见面，所述方法的特征在于，该方法包括如上述权利要求中任一项所述的获得机动车辆部件的方法的步骤，并还包括将所述表皮组装到所述承载该部件的框架上的步骤。