用于復(fù)合材料的具有一體式切割的成形工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于復(fù)合材料的具有一體式切割的成形工具以及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對于車輛中的更大燃料效率的需求驅(qū)動(dòng)了使用較輕材料的需要，包含，例如，碳纖維復(fù)合材料。如今碳纖維復(fù)合材料表示一種傳統(tǒng)上未用于大批量生產(chǎn)的新類別的材料。因此，用于復(fù)合材料車輛零件的經(jīng)濟(jì)的大批量生產(chǎn)的組件設(shè)計(jì)、工程技術(shù)、材料和制造過程研發(fā)并未得到非常好的理解。此外，碳纖維復(fù)合材料的可持續(xù)性尚未被徹底地視作它涉及汽車市場中的大量商品化。
[0003]因此，在本領(lǐng)域中需要用于形成復(fù)合材料以便例如實(shí)現(xiàn)碳纖維復(fù)合物的重量減輕的潛能的改進(jìn)的方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實(shí)施例涉及全自動(dòng)組合形式修整系統(tǒng)和使用方法。在實(shí)施例中，所述系統(tǒng)具有短暫的循環(huán)時(shí)間(例如，小于3分鐘)，具有用于成形和修整復(fù)合材料的優(yōu)化處理步驟(在固化過程之前)。通過實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例以產(chǎn)生經(jīng)成形和修整的復(fù)合材料，可以更有效地實(shí)現(xiàn)碳纖維復(fù)合物的重量節(jié)省潛能。成形和修整工具的使用可以引起減少的廢棄物同時(shí)滿足結(jié)構(gòu)層合物的性能需求。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一體式成形和修整工具，所述工具是可操作的以對復(fù)合材料零件進(jìn)行成形和修整。所述成形和修整工具包括下部模具、安裝到下部模具的核心、安裝到下部模具的至少一個(gè)下部壓力墊片，以及安裝到下部模具的切割器。另外，所述工具包括上部模具、安裝到上部模具的腔室，以及安裝到上部模具的至少一個(gè)上部壓力墊片。
[0006]在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，所述成形/修整工具進(jìn)一步包括安裝到上部模具的多個(gè)上部止擋區(qū)塊，以及安裝所述下部模具的多個(gè)下部止擋區(qū)塊。
[0007]在本發(fā)明的額外的實(shí)施例中，成形/修整工具進(jìn)一步包括安裝在上部模具上的多個(gè)對齊插銷，以及安裝在下部模具上的多個(gè)對應(yīng)的襯套。所述多個(gè)對應(yīng)的襯套經(jīng)結(jié)構(gòu)化和布置以相應(yīng)地接納多個(gè)對齊插銷以提供核心和腔室的對齊。
[0008]在本發(fā)明的再其它實(shí)施例中，所述核心和腔室包括對應(yīng)于復(fù)合材料零件的所需形狀的基本上交互的形狀。
[0009]在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，所述至少一個(gè)下部壓力墊片包括多個(gè)下部壓力墊片。
[0010]在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，所述成形/修整工具進(jìn)一步包括至少一個(gè)安裝件，所述安裝件經(jīng)結(jié)構(gòu)化和布置以支撐所述至少一個(gè)下部壓力墊片。
[0011 ] 在本發(fā)明的又其它實(shí)施例中，所述成形/修整工具進(jìn)一步包括多個(gè)下部壓力墊片彈簧，所述多個(gè)下部壓力墊片彈簧經(jīng)結(jié)構(gòu)化和布置以在處于預(yù)加載狀態(tài)的同時(shí)在加載位置中維持下部壓力墊片。
[0012]在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，所述成形/修整工具進(jìn)一步包括多個(gè)上部壓力墊片彈簧以及核心彈簧和氮?dú)鈿飧字械闹辽僖粋€(gè)的多個(gè)。
[0013]在本發(fā)明的額外的實(shí)施例中，多個(gè)下部壓力墊片彈簧、多個(gè)上部壓力墊片彈簧和多個(gè)核心彈簧經(jīng)結(jié)構(gòu)化和布置使得在上部模具朝向下部模具的豎直向下的移動(dòng)之后，以及所得的所施加的壓力的增大，多個(gè)下部壓力墊片彈簧開始首先壓縮，多個(gè)上部壓力墊片彈簧在多個(gè)下部壓力墊片彈簧完成壓縮之后進(jìn)行壓縮，并且多個(gè)核心彈簧在多個(gè)上部壓力墊片彈簧完成壓縮之后進(jìn)行壓縮。此施加的壓力可以另外與豎直方向成角度以用于具有允許傳遞豎直運(yùn)動(dòng)到成角度運(yùn)動(dòng)的硬件的某些應(yīng)用。
[0014]在本發(fā)明的又其它實(shí)施例中，所述上部模具經(jīng)結(jié)構(gòu)化和布置以用于相對于下部模具的豎直移動(dòng)。
[0015]在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，在上部模具朝向下部模具的豎直向下的移動(dòng)之后，至少一個(gè)上部壓力墊片朝向至少一個(gè)下部壓力墊片移動(dòng)以提供夾持力到復(fù)合材料坯料。
[0016]在本發(fā)明的額外的實(shí)施例中，其中在上部模具朝向下部模具進(jìn)一步豎直向下移動(dòng)之后，腔室朝向核心移動(dòng)以從復(fù)合材料坯料中對復(fù)合材料零件進(jìn)行塑形。
[0017]在本發(fā)明的又其它實(shí)施例中，其中在上部模具朝向下部模具的進(jìn)一步豎直向下移動(dòng)之后，腔室的剪切邊緣移動(dòng)經(jīng)過切割器的剪切邊緣以修整復(fù)合材料坯料。這些剪切邊緣可以另外與豎直方向成角度以用于具有允許傳遞豎直運(yùn)動(dòng)到成角度運(yùn)動(dòng)的硬件的某些應(yīng)用。
[0018]在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，夾持力經(jīng)配置以在成形操作期間以及在修整操作期間用充足的力夾持復(fù)合材料坯料的周邊區(qū)域。
[0019]在本發(fā)明的額外的實(shí)施例中，所述充足的力是足夠大的以防止復(fù)合材料坯料的起皺，但是又是足夠小的以防止復(fù)合材料坯料的撕裂，同時(shí)允許復(fù)合材料坯料的受控制的滑動(dòng)。
[0020]在本發(fā)明的又其它實(shí)施例中，施加到復(fù)合材料坯料的力隨著上部模具朝向下部模具的豎直向下的移動(dòng)動(dòng)態(tài)地增加。這些力可以另外與豎直方向成角度以用于具有允許傳遞豎直運(yùn)動(dòng)到成角度運(yùn)動(dòng)的硬件的某些應(yīng)用。
[0021]在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，所述成形/修整工具進(jìn)一步結(jié)合壓力機(jī)，所述壓力機(jī)經(jīng)結(jié)構(gòu)化和布置以提供上部模具相對于下部模具的豎直移動(dòng)。
[0022]在本發(fā)明的額外的實(shí)施例中，壓力機(jī)的沖程連續(xù)經(jīng)過復(fù)合材料固持和控制階段、復(fù)合材料成形階段，以及復(fù)合材料邊緣修整階段。
[0023]在本發(fā)明的又其它實(shí)施例中，至少一個(gè)上部壓力墊片和至少一個(gè)下部壓力墊片包括鋼。
[0024]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及對復(fù)合材料零件進(jìn)行成形和修整的方法。所述方法包括:在布置在壓力機(jī)中的成形/修整工具中加載復(fù)合材料坯料；降低壓力機(jī)以將成形/修整工具從加載位置移動(dòng)到初始位置；降低壓力機(jī)以將成形/修整工具從初始位置移動(dòng)到最終成形位置以從復(fù)合材料坯料中形成復(fù)合材料零件；降低壓力機(jī)以從最終成形位置將成形/修整工具移動(dòng)到最終切割位置以修整復(fù)合材料坯料；升高壓力機(jī)以將成形/修整工具從最終切割位置移動(dòng)到加載位置；以及從成形/修整工具中移除經(jīng)成形和修整的復(fù)合物零件。
[0025]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及成形/修整工具，所述成形/修整工具是可操作的以對復(fù)合材料零件進(jìn)行成形和修整。所述成形/修整工具包括第一模具、安裝到第一模具的至少一個(gè)第一壓力墊片，以及安裝到第一模具的切割器。所述成形/修整工具另外包括第二模具，以及安裝到第二模具的至少一個(gè)第二壓力墊片。所述成形/修整工具進(jìn)一步包括安裝到第一模具和第二模具中的一個(gè)的核心以及安裝到第一模具和第二模具中的另一個(gè)的腔室。
【附圖說明】
[0026]為了更完整地理解本發(fā)明和其它目標(biāo)及其進(jìn)一步的特征，可以結(jié)合以下示例性且非限制性附圖參考本發(fā)明的以下詳細(xì)描述，在附圖中:
[0027]圖1說明處于打開(或加載)位置的成形/修整設(shè)備(工具)的示例性且非限制性實(shí)施例的視圖，所述設(shè)備經(jīng)配置以形成根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的三維的部分雙半球面形狀的復(fù)合零件；
[0028]圖2說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例處于閉合(或最終修整)位置的示例性工具的視圖；
[0029]圖3說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例處于初始位置的工具的下部部分的視圖；
[0030]圖4說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例處于壓縮最終修整位置的工具的下部部分的視圖；
[0031]圖5說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性工具的上部部分的視圖；
[0032]圖6說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性工具的上部部分的替代視圖；
[0033]圖7說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例處于初始位置的示例性工具的截面圖；
[0034]圖8說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例展示在成形步驟的開始(例如，在初始位置中)坯料固持器操作的工具的示例性截面圖；
[0035]圖9說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例展示在成形步驟的末尾(或修整步驟的開始)坯料固持器操作的工具的示例性截面圖；
[0036]圖10說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例展示在修整步驟的末尾坯料固持器操作的工具的示例性截面圖；
[0037]圖11示出用于管理根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的過程的說明性環(huán)境；以及
[0038]圖12示出用于執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施例的方面的示例性流程。
[0039]貫穿附圖的各個(gè)圖式，參考標(biāo)號(hào)指代本發(fā)明的相同或等效部分。
【具體實(shí)施方式】
[0040]在以下描述中，將參考附圖描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。
[0041]這些細(xì)節(jié)在此示出是作為舉例并且僅僅出于對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明性討論的目的，并且呈現(xiàn)的理由是為了提供被認(rèn)為是對本發(fā)明的原理和概念性方面最有用的并且容易理解的說明的這些內(nèi)容。在此方面，相比對本發(fā)明的基礎(chǔ)理解所必須的，不試圖更詳細(xì)地示出本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，本說明書加上圖示使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員很清楚如何在實(shí)際中實(shí)施本發(fā)明的形式。
[0042]如本文所使用，除非上下文另外明確指示，否則單數(shù)形式“一個(gè)”和“所述”包含復(fù)數(shù)參考。除非另外指明，否則本說明書和權(quán)利要求書中所用的表示例如彈簧力等的量應(yīng)理解為在所有情況下均由術(shù)語“約”修飾。因此，除非指明為相反的，否則本說明書和權(quán)利要求書中所闡述的數(shù)值參數(shù)是可能視試圖通過本發(fā)明獲得的所需性質(zhì)而變化的近似值。最低限度地，且不試圖限制將等效物原則應(yīng)用于權(quán)利要求書的范圍，應(yīng)根據(jù)有效數(shù)字的數(shù)量和一般四舍五入方法來理解每一數(shù)值參數(shù)。
[0043]另外，本說明書內(nèi)的數(shù)字范圍的引述被視為是該范圍內(nèi)的所有數(shù)值和范圍的揭示。舉例來說，如果范圍是從大約I到大約50，那么它被認(rèn)為是包含，例如，1、7、34、46.1、23.7或所述范圍內(nèi)的任何