CN112203822B - 使用了树脂-金属复合体的部件的成型方法、以及该部件成型用模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用了树脂‑金属复合体的部件的成型方法、以及该部件成型用模具。该成型方法是使用至少具备可动模具、以及具有支承部的固定模具的模具，使具有金属板、以及包含在该金属板的一方的面配置的热可塑性树脂在内的热可塑性树脂的部件成型的方法。而且具有：配置工序，其将预成型后的金属板配置在所述模具内；固定工序，其利用所述支承部将所述金属板向所述可动模具压靠并固定；成型工序，其闭合所述模具，由所述固定模具与所述金属板形成型腔，使热可塑性树脂与所述金属板紧密接触，并且利用所述支承部使所述金属板从软化的所述热可塑性树脂露出，形成露出部。不会漏出热可塑性树脂，能够可靠地确保与其它部件的金属面的接合区域。

Description

使用了树脂-金属复合体的部件的成型方法、以及该部件成型 用模具

技术领域

本发明涉及使用了热可塑性树脂与金属板的复合体的部件的成型方法，更详细地说，涉及将热可塑性树脂与金属板直接粘接的部件的成型方法、以及在该成型方法中使用的模具。

背景技术

在机动车部件中，希望使用树脂与金属材料的复合体，使车辆重量轻量化，在树脂与金属材料的粘接中大多使用粘接剂。

虽然已经开发了大量粘接树脂与金属材料的粘接剂，但因为在金属材料与树脂中热收缩率不同，所以，会对被金属材料与树脂夹着的粘接剂产生残余剪切应力，粘接剂容易破裂而剥离。

在专利文献1中，已经说明一种机动车部件，该机动车部件在表面进行了预处理后的金属制的内部薄板上，通过注射成型形成有塑料肋结构，由外部薄板覆盖所述塑料肋结构，将所述内部薄板与所述外部薄板进行焊接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2010-120384号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，薄的金属板因其厚度而容易变形，难以进行高精度的冲压成型，所以当将预成型后的金属板配置在模具内时，可能会在金属板与模具之间因金属板变形而产生间隙。

因此，在向配置在模具内的金属板附加树脂时，由于注射压力及冲压压力，金属板容易在模具内移动或倾斜，难以在金属板的期望的位置附加热可塑性树脂。

特别是在热可塑性树脂含有增强纤维且流动性较低的情况、以及使热可塑性树脂薄且宽泛地附加的情况，需要提高注射压力及冲压压力，金属板会在模具内移动，热可塑性树脂向使金属面露出的接合区域泄漏，从而难以与其它部件的金属面接合。

本发明是鉴于所述现有技术所具有的问题而提出的，目的在于提供一种成型方法，在具有金属板、以及包含在该金属板的一方的面配置的热可塑性树脂在内的热可塑性树脂的部件中，不会漏出热可塑性树脂，可以确保与其它部件的金属面的接合区域、特别是焊接区域。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的发明者为了实现所述目而反复进行深入研究的结果为，已经发现，通过从固定模具侧向可动模具压靠并固定金属板、且在所述固定模具的支承部使所述金属板从热可塑性树脂露出，可以实现所述目的，并且完成了本发明。

即，本发明的成型方法是一种部件的成型方法，该成型方法使用至少配置有可动模具以及具有支承部的固定模具的模具，使具有金属板、以及包含在该金属板的一方的面配置的热可塑性树脂在内的热可塑性树脂的部件成型。

而且，该成型方法的特征在于，具有：

配置工序，其将预成型后的金属板配置在所述模具内；

固定工序，其由所述支承部将所述金属板向所述可动模具压靠并固定；

注射工序，其向在所述金属板与所述固定模具之间形成的型腔注射所述热可塑性树脂；

成型工序，其在利用所述支承部将所述金属板向所述可动模具压靠的同时，使所述支承部移动或变形而闭合所述模具，将所述热可塑性树脂与所述金属板一起冲压，使所述热可塑性树脂与所述金属板紧密接触、并且利用所述支承部使所述金属板从所述热可塑性树脂露出而形成露出部。

另外，本发明的模具是具有金属板、以及包含在该金属板的一方的面配置的热可塑性树脂在内的热可塑性树脂的部件成型用模具。

而且，该部件成型用模具的特征在于，至少具有可动模具与固定模具，

所述固定模具具有向所述可动模具进退、并与所述金属板抵接而将该所述金属板向所述可动模具压靠的支承部，

由所述固定模具与所述金属板形成型腔，

所述支承部在所述模具打开的状态下，阻滞所述热可塑性树脂，形成露出部。

发明的效果

根据本发明，因为利用具有支承部的固定模具，将金属板向可动模具按压并固定，并且利用所述支承部使所述金属板从热可塑性树脂露出，所以，不会漏出热可塑性树脂，能够提供可可靠地确保与其它部件的金属面的接合区域的成型方法。

附图说明

图1是说明将本发明的成型方法应用在注射成型法时的工序的图。

图2是说明将本发明的成型方法应用在冲压成型法时的工序的图。

图3是说明将本发明的成型方法应用在注射冲压成型法时的工序的图。

图4是表示只在金属板的单侧具有露出部的部件的一个例子的俯视图。

图5是表示将衬里层一方的面的整体与金属板直接粘接后的部件的一个例子的剖视图。

图6是表示本发明的模具的一个例子的概况图。

图7是说明固定模具的支承部进退而将金属板向固定模具压靠的状态的图。

图8是说明支承部使所述金属板从热可塑性树脂露出而形成露出部的状态的图。

图9是表示具有双重支承部的模具的一个例子的图。

图10是说明中空结构的弹性体制的支承部进退状态的图。

图11是表示焊接了金属板的中空结构的部件的一个例子的图。

具体实施方式

针对本发明的成型方法，详细地进行说明。

所述成型方法是使具有金属板2、以及在该金属板的一方的面配置的热可塑性树脂3的部件1成型的方法，至少具有：配置工序、固定工序、以及成型工序。

表示本发明的成型方法的工序的一个例子的概况图如图1所示。

所述配置工序S101是将预成型后的金属板2配置在所述模具4内的工序。

所述金属板2通过冲压成型等成型为规定的形状，无间隙地恰好嵌合在模具4内而成型。

但是，除了冲压成型自身的尺寸精度较低以外，还在减薄金属板2的厚度、例如使之为0.5mm～2.5mm时，金属板2自身的刚性降低，金属板2容易变形，不能与模具4恰好嵌合，而会在模具4与金属板2之间产生间隙。

这样，当在模具4与金属板2之间存在间隙的状态下，附加被加热且软化的热可塑性树脂3、且使该热可塑性树脂3与金属板2紧密接触时，金属板2由所述热可塑性树脂3按压，在模具4内移动。因此，不能在期望的位置附加热可塑性树脂3。

本发明具有固定工序S102，并且由所述固定模具6的支承部7将所述金属板2向所述可动模具5压靠，所以，能够将金属板2无间隙地恰好嵌合在模具，并固定金属板2。

而且，在成型工序S104中，闭合所述模具4，在所述固定模具6与所述金属板2之间形成型腔，对被加热、软化的热可塑性树脂3进行注射或者冲压，使之与所述金属板2紧密接触。

此时，未附加热可塑性树脂3而使金属板2露出的位置的支承部7a直接与所述金属板2抵接，阻滞热可塑性树脂3，在所述金属板2的表面形成未附加热可塑性树脂3的露出部21。

因此，能够只在期望的位置附加热可塑性树脂3，不会漏出热可塑性树脂3，能够形成与其它部件的金属面的接合区域。

另外，将只通过在可动模具5固定金属板2而附加了热可塑性树脂3的位置的支承部7b在向其周围供给热可塑性树脂3后，引入固定模具6的内部。

这样，例如，如图4所示，因为热可塑性树脂3流动而掩埋支承部7b的痕迹，所以，即使只在金属板2的单侧端部形成露出部21的情况下，也能够将金属板2整体均匀地向可动模具5压靠并固定。

需要说明的是，即使将所述支承部7b引入固定模具6的内部，因为替代所述支承部7b，热可塑性树脂3将金属板2向可动模具5压靠，所以，也不会在金属板2与可动模具5之间产生间隙。

所述成型方法除了图1所示的注射成型法以外，还可以应用在图2所示的冲压成型法、及图3所示的注射冲压成型法中。

如图3所示，所述成型方法优选是在所述固定工序后、且所述成型工序前，具有向所述金属板与所述固定模具之间注射软化后的所述热可塑性树脂的注射工序S103的注射冲压成型法。

例如，如图5所示，不只形成肋体或珠体(ビード)等加固结构部31，还形成覆盖金属板2的连续的衬里层32，在使将该衬里层32的一方的面的整体与所述金属板2直接粘接的结构的部件1成型的情况下，为了薄薄地铺开热可塑性树脂3，需要提高热可塑性树脂3的流动性。

在通过注射成型使所述结构的部件1成型的情况下，即，如图1所示，在成型工序S104中注射热可塑性树脂3并使之与金属板2紧密接触的情况下，因为不能超过热可塑性树脂3的分解温度来进行加热，所以对于流动性的提高存在限制。

此外，因为在热可塑性树脂3含有碳纤维及玻璃纤维等增强纤维的情况下，流动性降低，所以难以进行所述形状的部件1的成型。

另外，在通过冲压成型使所述部件1成型的情况下，因为在图2中的配置工序S101中，将热可塑性树脂3的块与金属板2一起放置在模具4内进行冲压，所以，除非热可塑性树脂3的块失去流动性至可提起的程度，否则不能将其放置在模具4内。

因此，在冲压成型中。除了提高热可塑性树脂3的流动性本身比较困难以外，还在失去流动性至可提起的程度时，热可塑性树脂3难以进入金属板2表面的微细凹凸内，热可塑性树脂3与金属板2的微观上的紧密接触性降低，从而粘接强度降低。

所述注射冲压成型法具有图3中S103所示的注射工序，在模具4略微打开、且形成了比成型后的期望形状的衬里层32更厚的型腔的状态下，从固定模具6侧向该型腔注射热可塑性树脂3。而且，使所述支承部7在固定模具6内移动的同时闭合模具4，由固定模具6与金属板2形成成型后期望形状的衬里层32的厚度的型腔，对注射的热可塑性树脂3进行冲压，使热可塑性树脂3与金属板2紧密接触，并且由所述支承部7a阻滞热可塑性树脂7，使所述金属板2露出而形成露出部。

因此，根据注射冲压成型法，被注射的热可塑性树脂3的高流动性与冲压压力相互结合，能够形成薄且宽形状的衬里层32，并且能够提高热可塑性树脂3与金属板2的粘接强度。

但是，所述注射冲压成型法如上所述，因为在略微打开模具4的状态下注射热可塑性树脂3，所以，不能将金属板2固定在模具4，特别容易产生金属板2的移动及变形。

在本发明中，通过所述固定工序S102，将金属板2固定在可动模具5。因此，即使是在模具4打开的状态下注射热可塑性树脂3的注射冲压成型法，金属板2也不会由于注射压力而移动，能够在期望的位置附加热可塑性树脂3，不会漏出热可塑性树脂3，而能够在所述金属板2的表面形成未附加热可塑性树脂3的露出部21。

所述固定工序S102优选包括利用吸力或者磁力使所述金属板2与所述可动模具5紧密接触的处理。通过将利用所述支承部7的压靠与引力或磁力并用，能够使所述金属板2的整个面与可动模具5紧密接触，使部件1的尺寸精度提高。

所述成型工序S104优选包括使利用所述支承部7将所述金属板2向所述可动模具5压靠的力随着所述模具4闭合而增加的处理。

当模具4闭合而将热可塑性树脂3挤压铺开时，由热可塑性树脂3附加到支承部7a的应力增大，热可塑性树脂3容易从支承部7a与金属板2抵接的位置漏出。

通过随着模具4闭合来增大所述支承部7a按压所述金属板2的力，能够与被冲压的热可塑性树脂3的反作用力对抗，能够防止热可塑性树脂3漏出。

所述压靠的力的调节可以对在支承部7设置的压力传感器进行反馈来控制。

所述成型方法优选在所述固定工序S102后，具有使所述型腔减压的减压工序。通过抽出型腔内的气体，使型腔减压，能够在注射热可塑性树脂3时降低气体的阻力，容易填充热可塑性树脂3，而使成型性提高，并且能够防止部件中产生孔隙，使部件强度提高。

所述型腔的减压可以在固定模具6设置与型腔连通的排气通路，使型腔直接减压，也可以由腔室覆盖模具4整体，使该腔室内减压，从而经由模具4的间隙来使型腔减压。

所述成型方法优选在所述成型工序S104前，具有至少对所述金属板2的周缘部进行加热的加热工序。

因为在成型时，通常热可塑性树脂3从金属板2的中央部向周缘部流动，所以热可塑性树脂3容易在周缘部冷却，使流动性降低。

通过对金属板2的周缘部进行加热，热可塑性树脂3的流动性提高，容易流动至周缘部，使成型性提高。

另外，在使金属板2的表面粗糙化的情况下，热可塑性树脂3进入金属板表面的凹凸，使粘接强度提高。

所述金属板2可以经由可动模具5及固定模具6的支承部7进行加热，另外也可以在配置工序前进行预加热。

另外，成型工序S104优选包括使闭合模具4的速度改变的处理。通过使闭合模具4的速度改变，能够进行对应于热可塑性树脂3的流动性及部件形状的成型，使成型性提高。

而且，当成型结束，则在开模工序S105中打开模具4，取出部件1。

作为所述金属板2，例如除了铝、铁、不锈钢、铜、钛、镁、黄铜等金属板以外，还可以使用镀有所述金属的金属板。

所述金属板2优选通过化学蚀刻使表面粗糙。

例如，在氨、肼及/或水溶性胺化合物的水溶液中浸渍的化学蚀刻与机械性的表面粗糙化处理不同，形成有内径比开口径大的孔，通过锚定效应，可以将热可塑性树脂3与金属板2牢固地粘接。

另外，作为热可塑性树脂3，可以使用尼龙等现有已知的热可塑性树脂，所述热可塑性树脂3可以含有碳纤维及玻璃纤维等增强纤维。

接着，针对本发明的模具进行说明。

本发明的模具的概况图如图6所示。

所述模具4应用在所述成型法中，是具有金属板2、以及在该金属板2的一方的面配置的热可塑性树脂3的部件成型用模具，至少配置有可动模具5以及具有支承部7的固定模具6。

如图7所示，所述固定模具6的支承部7向所述可动模具5进退，将所述金属板2向所述可动模具5压靠，由所述支承部7与可动模具5夹持并固定金属板2。

在所述固定模具6与所述金属板2之间形成有使热可塑性树脂3成型的型腔，如图8所示，所述支承部7a与金属板2抵接，阻滞热可塑性树脂3。因此，在所述支承部7a抵接的位置形成有未附加热可塑性树脂3的露出部21。

如图9所示，所述固定模具6优选在与所述金属板2一起形成型腔的支承部7a的外侧，还具有外侧支承部7c。

通过分开为阻滞热可塑性树脂3来防止漏出的支承部7a、以及固定金属板2的外侧支承部7c，设计的自由度增高，使成型性提高。

优选所述支承部7a的将所述金属板2向所述可动模具5压靠的力是可变的。通过随着模具4闭合，增大所述支承部7按压所述金属板2的力，能够防止被冲压的热可塑性树脂3与反作用力对抗而漏出。

如图8、图9所示，所述支承部7优选在与所述金属板2的抵接部具有弹性体71。

通过在抵接部具有弹性体71，能够防止金属板2被损坏。此外，即使在金属板2的表面存在凹凸的情况下，也能够将支承部7a与金属板2紧密接触，从而可靠地固定金属板2，并防止热可塑性树脂3漏出。

如图8、图9所示，虽然所述支承部7可以在金属制的滑芯的抵接部设有弹性体71，但也可以由实心或者中空的弹性体形成整体来降低成本。

此外，如图10所示，当所述支承部7由中空结构的弹性体71形成时，可以改变弹性体中空内部的空气气压。因此，可以对应于向可动模具5进退的距离，改变与金属板2抵接的抵接压力，即使在支承部7向可动模具5延伸时，抵接压力也不会降低，能够牢固地固定金属板2。

作为所述弹性体，可以使用具有耐热性的弹性体，例如可以使用硅橡胶、及氟橡胶。

所述可动模具5优选具有从由吸口、吸盘、以及电磁体组成的群体中选择的至少一种。

利用由所述固定模具6的支承部7进行的压靠、以及来自可动模具5侧的牵拉，能够使所述金属板2的整个面与可动模具5紧密接触，使部件1的尺寸精度提高。

另外，所述固定模具6优选具有与所述型腔连通的排气通路。通过从排气通路抽出型腔内的气体，使型腔减压，能够在注射热可塑性树脂3时降低气体的阻力，容易填充热可塑性树脂3，从而使成型性提高。

所述可动模具5与所述固定模具6优选至少一方具有加热装置。

因为通常热可塑性树脂从金属板2的中央部向周缘部流动，所以在周缘部，热可塑性树脂3容易冷却而使流动性降低。至少在与所述金属板2的周缘部抵接的位置具有加热装置，通过对金属板2进行加热，使热可塑性树脂3的流动性提高，使成型性提高。

所述可动模具5或者所述固定模具6优选具有所述金属板2的定位引导销。通过将定位引导销与在金属板2形成的定位孔组合，能够将金属板2配置在模具4内的规定的位置，使生产率提高。

如上所述，利用本发明的使用模具4的所述成型方法，通过使使用了树脂-金属复合体的部件成型，不会漏出热可塑性树脂3，能够可靠地形成露出部21，从而确保与其它部件的金属面的接合区域。

因此，所述部件1利用露出部21，除了点焊、激光焊接、钎焊、摩擦热焊接等的焊接以外，还可以是使用了铆钉等的金属面彼此的铆接、使用了粘接剂等的金属面彼此的粘接。

而且，例如，可以将其它的金属板与所述露出部21接合，制作图11所示的、中空结构的、轻型且高强度的部件1，并且除了车身侧板、后挡泥板、前围板等骨架配件之外，还可以制造门板及后门板等机动车部件。

附图标记说明

1部件；2金属板；21露出部；3热可塑性树脂；31加固结构部；32衬里层；4模具；5可动模具；6固定模具；7a，7b支承部；7c外侧支承部；71弹性体；8焊接。

Claims (15)

1.一种成型方法，

使用至少具备可动模具、以及具有支承部的固定模具的模具，

使具有金属板、以及在所述金属板的一方的面配置的热可塑性树脂的部件成型，该成型方法的特征在于，具有：

配置工序，其将预成型后的金属板配置在所述模具内；

固定工序，其利用所述支承部将所述金属板向所述可动模具压靠并固定；

注射工序，其向在所述金属板与所述固定模具之间形成的型腔注射所述热可塑性树脂；

成型工序，其在利用所述支承部将所述金属板向所述可动模具压靠的同时，使所述支承部移动或变形而闭合所述模具，将所述热可塑性树脂与所述金属板一起冲压，使所述热可塑性树脂与所述金属板紧密接触，并且利用所述支承部使所述金属板从所述热可塑性树脂露出，形成露出部。

2.如权利要求1所述的成型方法，其特征在于，

所述固定工序包括利用引力或磁力使所述金属板与所述可动模具紧密接触的处理。

3.如权利要求1或2所述的成型方法，其特征在于，

所述成型工序包括使利用所述支承部将所述金属板向所述可动模具压靠的力随着所述模具闭合而增加的处理。

4.如权利要求1或2所述的成型方法，其特征在于，

此外，在所述固定工序后，具有使所述型腔减压的减压工序。

5.如权利要求1或2所述的成型方法，其特征在于，

此外，在所述成型工序前，具有至少对所述金属板的周缘部进行加热的加热工序。

6.如权利要求1或2所述的成型方法，其特征在于，

所述成型工序包括使闭合模具的速度改变的处理。

7.一种模具，是利用权利要求1所述的成型方法将具有金属板、以及在所述金属板的一方的面配置的热可塑性树脂的部件成型的模具，该模具的特征在于，

至少具有可动模具与固定模具，

所述固定模具具有支承部，所述支承部向所述可动模具进退，与所述金属板抵接，将所述金属板向所述可动模具压靠，

由所述固定模具与所述金属板形成型腔，

所述支承部在所述模具打开的状态下，阻滞所述热可塑性树脂，形成露出部。

8.如权利要求7所述的模具，其特征在于，

所述固定模具在与所述金属板一起形成型腔的所述支承部的外侧还具有外侧支承部。

9.如权利要求7或8所述的模具，其特征在于，

所述支承部能够控制将所述金属板向所述可动模具压靠的力。

10.如权利要求7所述的模具，其特征在于，

所述支承部在与所述金属板的抵接部具有弹性体。

11.如权利要求7或8所述的模具，其特征在于，

所述可动模具具有从由吸口、吸盘、以及电磁体组成的群体中选择的至少一种。

12.如权利要求7或8所述的模具，其特征在于，

所述固定模具具有与所述型腔连通的排气通路。

13.如权利要求7或8所述的模具，其特征在于，

所述可动模具与所述固定模具的至少一方具有加热装置。

14.如权利要求7或8所述的模具，其特征在于，

所述可动模具或所述固定模具具有所述金属板的定位引导销。

15.如权利要求7或8所述的模具，其特征在于，

所述支承部在该支承部与所述金属板抵接的部位以及比该部位更靠所述金属板的外周侧的部分形成所述露出部。

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