CN117549480A - 尾门内板成型方法和尾门内板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种尾门内板成型方法和尾门内板。该尾门内板成型方法包括以下步骤：切割热塑性单向连续纤维卷材，以形成所需形状的多个加强层料片；铺层布置多个该加强层料片，以形成加强层料片铺层；加热软化该形成加强层料片铺层，以形成软化加强层料片铺层；将该软化加强层料片铺层置入成型模具内，并向成型模具内注入塑料粒子；以及注塑形成与该软化加强层料片铺层结合的内板主体，以成型尾门内板。通过该尾门内板成型方法，内板主体与加强层合部一次成型，降低了目前尾门内板成形后粘接或机械连接加强层合部的工艺复杂程度，具有更强的结构强度和更轻的重量，能够达到更好的减重效果，还具有更高的可设计性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车尾门内板技术领域，特别是涉及一种尾门内板成型方法和尾门内板。
背景技术
汽车的重量是影响汽车排放量的一个重要因素，因此汽车的轻量化变得尤为重要。主流的汽车轻量化方案通常是通过密度更低的高分子塑料零件替换重量较重的金属零件。
目前市场上的汽车尾门主要分为金属尾门和塑料尾门两种，金属尾门虽然具有成低、性能优异的特点，但是重量偏重，且结构可设计性较差。塑料尾门具有更轻的重量和更好的可塑性，适合汽车的轻量化设计，但塑料尾门的结构性能较弱，通常会采用金属加强板进行补强，会降低整体的减重效果。
现有技术中，有一种塑料尾门的金属加强结构和一种后背门窗框用的加强板总成及后背门总成，通过将金属加强板粘接、铆接或内嵌注塑等方式与塑料尾门连接，金属加强板虽然补强了塑料尾门的结构强度，但是增加了塑料尾门的重量，影响汽车的轻量化。还有一种纤维编织增强复合热塑材料增强的汽车塑料尾门，通过纤维编织增强复合热塑材料形成增强层，不使用金属加强板，能够大幅减轻塑料尾门的重量，但纤维编织热塑性复合材料增强层编织本身会至少损失一半纤维力学性能，对于塑料尾门的结构强度有一定的影响，此外，为了增加塑料尾门的结构强度的而增加的注塑加强筋也会增加塑料尾门的重量。
发明内容
基于此，有必要针对现有的尾门内板存在的塑料内板加金属加强板的方案减重效果一般且工艺复杂的问题以及纤维编织热塑性复合材料方案性能损失严重且减重效果较低的问题，提供一种尾门内板成型方法和尾门内板。
一种尾门内板成型方法，包括以下步骤：
切割热塑性单向连续纤维卷材，以形成所需形状的多个加强层料片；
铺层布置多个该加强层料片，以形成加强层料片铺层；
加热软化该形成加强层料片铺层，以形成软化加强层料片铺层；
将该软化加强层料片铺层置入成型模具内，并向成型模具内注入塑料粒子；以及
注塑形成与该软化加强层料片铺层结合的内板主体，以成型尾门内板。
在其中一个实施例中，在所述切割热塑性单向连续纤维卷材，以形成所需形状的多个加强层料片的步骤中，根据设计的铺层角度方案切割各层加强层料片。
在其中一个实施例中，在所述切割热塑性单向连续纤维卷材，以形成所需形状的多个加强层料片的步骤中，根据设计的铺层角度方案铺设加强层料片。
在其中一个实施例中，所述铺层角度方案为对称铺层角度方案。
在其中一个实施例中，在所述加热软化该形成加强层料片铺层，以形成软化加强层料片铺层的步骤中，通过红外加热软化该加强层料片。
在其中一个实施例中，在所述将该软化加强层料片铺层置入成型模具内，向成型模具内注入塑料粒子的步骤中，向该成型模具内注入的塑料粒子与该加强层料片铺层所使用的塑料粒子为同种塑料粒子。
在其中一个实施例中，所述塑料粒子为PP-LGF40粒子。
在其中一个实施例中，在所述注塑形成与该软化加强层料片铺层结合的内板主体，以成型尾门内板的步骤后，还包括步骤：
将该尾门内板投入冷却治具中进行冷却。
一种尾门内板，包括：
内板主体，所述内板主体具有多个功能加强区；以及
多个加强层合部，所述加强层合部为热塑性单向连续纤维层合板，所述加强层合部对应地布置于所述内板主体的所述功能加强区，所述加强层合部一体地连接于所述内板主体。
在其中一个实施例中，所述加强区包括门锁加强区、雨刮加强区、铰链加强区和气弹簧加强区，所述尾门内板具有多个功能孔，所述功能孔包括开设于所述内板主体的胶接定位孔，开设于所述内板主体的线束安装过孔，开设于所述铰链加强区的铰链安装孔，开设于所述气弹簧加强区的气弹簧安装孔，开设于所述气弹簧加强区的缓冲块安装孔以及开设于所述门锁加强区的门锁安装孔。
上述尾门内板成型方法中，内板主体与加强层合部为一次成型，该加强层和部和该内板主体只需一副成型模具，降低了目前尾门内板成形后粘接或机械连接加强层合部的工艺复杂程度，且加强层合部以热塑性单向连续纤维卷材作为材料，不仅具有更强的结构强度，还具有更轻的重量，能够达到更好的减重效果，还具有更高的可设计性。
附图说明
图1为本申请的一个实施例提供的尾门内板的立体示意图；
图2示出了根据本申请的上述实施例的尾门内板的加强层合部的一个示例的铺层示意图；
图3示出了根据本申请的上述实施例的尾门内板的加强层合部的另一个示例的铺层的示意图；
图4示出了本申请的尾门内板成型方法的步骤示意图。
附图标记：10、内板主体；11、门锁加强区；12、雨刮加强区；13、铰链加强区；14、气弹簧加强区；20、加强层合部；21、热塑性单向连续纤维；31、胶接定位孔；32、线束安装过孔；33、铰链安装孔；34、气弹簧安装孔；35、缓冲块安装孔；36、门锁安装孔。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参照图1至图4，本申请提供了一种尾门内板成型方法，用于一次成型尾门内板，该尾门内板成型方法包括以下步骤：
a、切割热塑性单向连续纤维卷材，以形成所需形状的多个加强层料片；
b、铺层布置多个该加强层料片，以形成加强层料片铺层；
c、加热软化该形成加强层料片铺层，以形成软化加强层料片铺层；
d、将该软化加强层料片铺层置入成型模具内，并向成型模具内注入塑料粒子；以及
e、注塑形成与该软化加强层料片铺层结合的内板主体，以成型尾门内板。
可以理解的是，在该尾门内板成型方法中，首先将热塑性单向连续纤维卷材切割成加强层合部20的各层所需形状的加强层料片。然后铺层布置切割所得的加强层料片。由于在注塑时，成型模具一般不具备加热能力，因此，先将该加强层料片铺层的加热软化后再置入该成型模具内。最后向该成型模具内注入塑料粒子，注塑形成内板主体10时，该软化加强层料片铺层被压合成加强层合部20，并同时与该内板主体10结合，从而形成尾门内板。如此一来，内板主体10与加强层合部20为一次成型，该加强层和部和该内板主体10只需一副成型模具，降低了目前尾门内板成形后粘接或机械连接加强层合部20的工艺复杂程度，且加强层合部20以热塑性单向连续纤维卷材作为材料，不仅具有更强的结构强度，还具有更轻的重量，能够达到更好的减重效果，还具有更高的可设计性。该热塑性单向连续纤维卷材可以由塑料粒子和单向连续纤维一体注塑而成。
可选地，如图2和图3所示，在其中一个实施例中，在所述切割热塑性单向连续纤维卷材，以形成所需形状的多个加强层料片的步骤中，根据设计的铺层角度方案切割各层加强层料片。该铺层角度方案是指将该铺层角度不同的各个加强层料片按照设计的铺层布置，使各个加强层料片的热塑性单向连续纤维21的朝向不同，以增加该加强层合部20的整体结构强度。该加强层合部20可以根据实际性能要求设计层数、单层厚度和铺层角度。如此一来，在切歌热塑性单向连续纤维卷材时，安装铺层角度方案切割各层加强层料片，能够形成具有不同的铺层角度的多个加强层料片，便于后续进行铺层角度布置该加强层料片。
优选地，如图2和图3所示，在其中一个实施例中，在所述切割热塑性单向连续纤维卷材，以形成所需形状的多个加强层料片的步骤中，根据设计的铺层角度方案铺设加强层料片。如此一来，通过将不同角度的多个加强层料片铺层布置，以获得结构强度更强的加强层合部20。
更优选地，如图2和图3所示，在其中一个实施例中，所述铺层角度方案为对称铺层角度方案。该铺层角度方案是一种以加强层合部20中位面为对称面，中位面的两边的各个加强层均一一对应的对称布置的铺层角度方案。即在一个加强层合部20中，当该加强层的数量为奇数时，加强层合部20中位面为处于中心位置的加强层，相同铺层角度的加强层分别对称地布置于中位面的两侧；当该加强层的数量为偶数时，加强层合部20中位面为处于中心位置的两个加强层之间，相同铺层角度的加强层分别对称地布置于中位面的两侧。如此设置，在该加强层合部20在成型阶段时，能够减少加强层的翘曲变形和非期望变形，有利于增强该加强层合部20的抗冲击能力，增强该尾门内板的结构强度。
示例性地，如图2所示，在其中一个示例中，该加强层合部具有7层，该加强层合部的铺层角度可以为0°、45°、-45°和90°。该加强层合部可以按照下表1所示的铺层方式布置。
表1：加强层合部的各个加强层的铺层角度
如图3所示，在其中一个示例中，该加强层合部具有8层，该加强层合部的铺层角度可以为0°、45°、-45°和90°。该加强层合部可以按照下表2所示的铺层方式布置。
表2：加强层合部的各个加强层的铺层角度
| 第1层 | 0° |
| 第2层 | 45° |
| 第3层 | 90° |
| 第4层 | 0° |
| 第5层 | 0° |
| 第6层 | 90° |
| 第7层 | -45° |
| 第8层 | 0° |
可选地，在其中一个实施例中，在所述加热软化该形成加强层料片铺层，以形成软化加强层料片铺层的步骤中，通过红外加热软化该加强层料片。如此设置，由于红外加热具有穿透力，能够同时加热各层料片，使各层料片均匀受热软化；并且不需要传热介质传递热量，能够提高热效率，降低能量损耗。
优选地，在其中一个实施例中，在所述将该软化加强层料片铺层置入成型模具内，向成型模具内注入塑料粒子的步骤中，向该成型模具内注入的塑料粒子与该加强层料片铺层所使用的塑料粒子为同种塑料粒子。如此设置，相同的塑料粒子更容易结合，使得该内板主体10和该加强层合部20的结合性更好，该内板主体10和该加强层合部20的连接更紧密，该尾门内板的整体结构强度更强。
示例性地，在其中一个实施例中，所述塑料粒子为PP-LGF40粒子。PP-LGF40粒子的密度为1.21g/cm3，相同体积下，PP-LGF40粒子的重量更轻，能够大幅降低尾门内板的重量。PP-LGF40粒子具有较好的物理性能，能够满足尾门内板的结构强度要求。PP-LGF40粒子具有优良的热塑性，能够提高尾门内板的可设计性。
优选地，如图4所示，在其中一个实施例中，在所述注塑形成与该软化加强层料片铺层结合的内板主体，以成型尾门内板的步骤后，还包括步骤：
f、通过机械臂抓取该尾门内板，并投入冷却治具中进行冷却。
如此设置，可以减少残留应力，提高该尾门内板的结构强度和硬度。
值得注意的是，在该尾门内板冷却完毕后，检查尾门内板的外观、尺寸，以确保尾门内板无龟裂、填充不足、缩坑等明显注塑缺陷。
进一步地，如图1所示，本申请提供了一种尾门内板，该尾门内板通过如上述任一该的尾门内板成型方法制成，该尾门内板可以包括：内板主体10和多个加强层合部20。该内板主体10具有多个功能加强区，该加强层合部20为热塑性单向连续纤维层合板，该加强层合部20对应地布置于该内板主体10的该功能加强区，该加强层合部20一体地连接于该内板主体10。该加强层合板能够加强该内板主体10的各个加强区的结构，增加该内板主体10的整体结构强度。
示例性地，如图1所示，在其中一个实施例中，该加强区包括门锁加强区11、雨刮加强区12、铰链加强区13和气弹簧加强区14，该门锁加强层合部20用于加强门锁加强区11的结构，该雨刮加强层合部20用于加强雨刮加强区12的结构，该铰链加强层合部20用于加强铰链加强区13的结构，该弹簧加强层合部20用于加强气弹簧加强区14的结构。该尾门内板具有多个功能孔，该功能孔包括胶接定位孔31、线束安装过孔32、铰链安装孔33、气弹簧安装孔34、缓冲块安装孔35以及门锁安装孔36。该胶接定位孔31开设于该内板主体10，该线束安装过孔32开设于该内板主体10，该铰链安装孔33开设于该铰链加强区13，该气弹簧安装孔34开设于该气弹簧加强区14，该缓冲块安装孔35开设于该气弹簧加强区14，该门锁安装孔36开设于该门锁加强区11。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种尾门内板成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
切割热塑性单向连续纤维卷材，以形成所需形状的多个加强层料片；
铺层布置多个该加强层料片，以形成加强层料片铺层；
加热软化该形成加强层料片铺层，以形成软化加强层料片铺层；
将该软化加强层料片铺层置入成型模具内，并向成型模具内注入塑料粒子；以及
注塑形成与该软化加强层料片铺层结合的内板主体，以成型尾门内板。
2.根据权利要求1所述的尾门内板成型方法，其特征在于，在所述切割热塑性单向连续纤维卷材，以形成所需形状的多个加强层料片的步骤中，根据设计的铺层角度方案切割各层加强层料片。
3.根据权利要求2所述的尾门内板成型方法，其特征在于，在所述切割热塑性单向连续纤维卷材，以形成所需形状的多个加强层料片的步骤中，根据设计的铺层角度方案铺设加强层料片。
4.根据权利要求3所述的尾门内板成型方法，其特征在于，所述铺层角度方案为对称铺层角度方案。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的尾门内板成型方法，其特征在于，在所述加热软化该形成加强层料片铺层，以形成软化加强层料片铺层的步骤中，通过红外加热软化该加强层料片。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的尾门内板成型方法，其特征在于，在所述将该软化加强层料片铺层置入成型模具内，向成型模具内注入塑料粒子的步骤中，向该成型模具内注入的塑料粒子与该加强层料片铺层所使用的塑料粒子为同种塑料粒子。
7.根据权利要求6所述的尾门内板成型方法，其特征在于，所述塑料粒子为PP-LGF40粒子。
8.根据权利要求1至4中任意一项所述的尾门内板成型方法，其特征在于，在所述注塑形成与该软化加强层料片铺层结合的内板主体，以成型尾门内板的步骤后，还包括步骤：
将该尾门内板投入冷却治具中进行冷却。
9.一种尾门内板，其特征在于，包括：
内板主体，所述内板主体具有多个功能加强区；以及
多个加强层合部，所述加强层合部为热塑性单向连续纤维层合板，所述加强层合部对应地布置于所述内板主体的所述功能加强区，所述加强层合部一体地连接于所述内板主体。
10.根据权利要求9所述的尾门内板，其特征在于，所述加强区包括门锁加强区、雨刮加强区、铰链加强区和气弹簧加强区，所述尾门内板具有多个功能孔，所述功能孔包括开设于所述内板主体的胶接定位孔，开设于所述内板主体的线束安装过孔，开设于所述铰链加强区的铰链安装孔，开设于所述气弹簧加强区的气弹簧安装孔，开设于所述气弹簧加强区的缓冲块安装孔以及开设于所述门锁加强区的门锁安装孔。
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Legal Events
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