具有定制的外部表面的部件和其制造方法专利检索- .螺栓专利检索查询-专利查询网

具有定制的外部表面的部件和其制造方法
申请号	CN201710173087.6	申请日	2017-03-22	公开(公告)号	CN107263773A	公开(公告)日	2017-10-20
申请人	通用汽车环球科技运作有限责任公司;			发明人	T·J·皮克特; D·M·特鲁什;
摘要	提供一种具有定制的外部表面的部件和利用成型工具制造该部件的方法和工具。该部件可以经由塑性成型工艺利用成型工具形成，使得其外部表面上形成表面纹理。该成型工具具有限定模腔的至少一个工具表面。该工具表面具有耦接至其的纹理层，使得该纹理层直接接触供应至模腔的可模制材料。该纹理层上面形成表面纹理，导致在成型期间存在于纹理层上的表面纹理转移至该部件的外部表面并且形成在其上。该纹理层相对于该至少一个工具表面可以是可更换的或可替换的，使得单个工具可以形成具有其外部表面上形成不同表面纹理的部件。
权利要求	1.一种制造具有具备外部表面的部件主体的部件的方法，所述方法包括以下步骤：选择在其上形成选定表面纹理的纹理层；选择具有至少一个工具表面的成型工具，使得所述至少一个工具表面限定模腔；将所述纹理层耦接至所述至少一个工具表面；将可模制聚合物材料供应至所述模腔中以形成呈所述模腔的形状的所述部件主体，其中所述聚合物材料接触施用至所述至少一个工具表面的所述纹理层，使得所述纹理层的所述表面纹理转移至并且形成在所述聚合物部件的所述外部表面上；以及将所述纹理层和所述至少一个工具表面中的每个工具表面解耦，使得所述纹理层从所述工具表面中移除。 2.根据权利要求1所述的方法，其中选择在其上形成所述选定表面纹理的纹理层进一步包括：向所述纹理层施用所述选定表面纹理，其中经由压印、压凹、模制、模压和激光蚀刻中的一种向所述纹理层施用所述选定表面纹理。 3.根据权利要求1所述的方法，其中所述纹理层基本上覆盖整个所述至少一个工具表面。 4.根据权利要求1所述的方法，其中：所述至少一个工具表面具有第一部分和第二部分；以及所述纹理层以预定设计设置在所述至少一个工具表面上，使得所述至少一个工具表面的所述第一部分由所述纹理层覆盖且所述至少一个工具表面的所述第二部分未由所述纹理层覆盖。 5.根据权利要求1所述的方法，其中所述纹理层是纹理膜和纹理带中的一种。 6.一种成型工具，其包括：至少一个工具表面，其中所述至少一个工具表面限定模腔；以及耦接至所述至少一个工具表面的纹理层，其中所述纹理层相对于所述至少一个工具表面是可更换的和可移除的。 7.根据权利要求6所述的成型工具，其中所述纹理层基本上覆盖整个所述至少一个工具表面。 8.根据权利要求6所述的成型工具，其中：所述至少一个工具表面具有第一部分和第二部分；以及所述纹理层以预定设计设置在所述至少一个工具表面上，使得所述至少一个工具表面的所述第一部分由所述纹理层覆盖且所述至少一个工具表面的所述第二部分未由所述纹理层覆盖。 9.根据权利要求6所述的成型工具，其中所述纹理层是纹理带且其中所述纹理带是纹理聚乙烯带、纹理乙烯基带、纹理箔带、纹理织物带和纹理布带中的一种。 10.根据权利要求6所述的成型工具，其中所述成型工具是注塑模制机、吹塑模制机、压缩模制机、热成型机和真空成型机中的一种。
说明书全文	具有定制的外部表面的部件和其制造方法技术领域 [0001] 本公开涉及具有定制的外部表面的部件和利用成型工具制造该部件的方法。背景技术 [0002] 可由制造工具(诸如用于注塑模制、热成型、压缩模制和吹塑模制的工具)形成多种聚合物部件。此类工具通常具有组合成限定模腔的多个模具表面。继而，该工具产生具有单个均匀外部表面纹理或光洁度的呈该模腔的形状的聚合物部件。在某些应用中，希望定制这些部件的外部表面纹理或光洁度以在不同应用中使用。发明内容 [0003] 提供一种具有定制的外部表面的部件和利用成型工具制造该部件的方法。该部件包括部件主体结构。该主体结构具有外部表面。该外部表面上面形成有表面纹理。 [0004] 该部件是由聚合物材料构成并且是利用成型工具经由合适的塑性成型工艺(诸如注塑模制、压缩模制、吹塑模制、热成型和真空成型)制造。因而，该部件可以经由适用于在注塑模制、热成型、压缩模制、吹塑模制和真空成型中使用的成型工具形成。该成型工具可以具有多个工具表面，其限定呈该部件主体的形状的模腔。 [0005] 该至少一个工具表面可以具有耦接至其的纹理层，使得该纹理层在成型工艺期间直接接触限定该部件的材料。因此，存在于该纹理层上的表面纹理在成型期间归因于限定该部件外部表面的材料与该纹理层之间的接触而转移至该部件主体的外部表面。该纹理层相对于该至少一个工具表面是可更换的和/或可替换的。 [0006] 制造具有定制的外部表面的部件的方法包括至少以下步骤：选择上面形成选定表面纹理的纹理层；选择具有限定模腔的至少一个工具表面的成型工具；将该纹理层耦接至该至少一个工具表面；以及将可模制聚合物材料供应至该模腔中以形成呈该模腔的形状的部件主体结构，使得该聚合物材料接触施用至该至少一个工具表面的纹理层，使得该纹理层的表面纹理转移至该部件的外部表面并且形成在其上。 [0007] 上述特征和优点以及本教导的其它特征和优点从某些最佳模式的以下详细描述和用于实行如随附权利要求书中限定、结合附图取得的本教导的其它实施例将容易地显而易见。附图说明 [0008] 图1是具有上面未形成表面纹理的外部表面的示例性部件的示意性透视图。 [0009] 图2是具有上面形成表面纹理的外部表面的示例性部件的示意性透视图。 [0010] 图3A是实施为汽车装饰件的示例性部件的示意性透视图，该部件的外部表面上形成有某种设计，使得在该设计内，该部件的外部表面的第一部分上面形成有表面纹理且在该设计之外，该外部表面的第二部分的上面未形成表面纹理。 [0011] 图3B是实施为汽车装饰件的示例性部件的示意性透视图，该部件的外部表面上形成有某种设计，使得在该设计内，该部件的外部表面的第一部分未在上面形成表面纹理且在该设计之外，该外部表面的第二部分的上面形成表面纹理。 [0012] 图4A是具有多个模制表面的示例性注塑模制工具的示意性横截面视图。 [0013] 图4B是具有相配合以与示例性成型部件限定模腔的多个模制表面的示例性注塑模制工具的示意性横截面视图。 [0014] 图5是具有限定模制腔的至少一个模制表面的示例性吹塑模制工具的示意性横截面视图。 [0015] 图6是具有限定模制腔的至少一个模制表面的示例性热成型工具的示意性横截面视图。 [0016] 图7是具有限定模制腔的至少一个模制表面的示例性压缩模制工具的示意性横截面视图。 [0017] 图8是详述利用成型工具(包括定制成型工具以形成具有定制的外部表面的多种示例性部件的工艺)制造聚合物部件的本方法的流程图。 [0018] 图9是进一步详述将可模制聚合物材料供应至该模腔以在示例性吹塑模制工艺中形成部件主体的可模制聚合物材料的步骤的流程图。 [0019] 图10是进一步详述将可模制聚合物材料供应至该模腔以在示例性热成型工艺中形成部件主体的可模制聚合物材料的步骤的流程图。 [0020] 图11是进一步详述将可模制聚合物材料供应至该模腔以在压缩模制工艺中形成部件主体的可模制聚合物材料的步骤的流程图。具体实施方式 [0021] 虽然可关于具体应用或行业描述本公开，但是本领域技术人员将认识到本公开的更广泛实用性。本领域一般技术人员将认识到，诸如“上面”、“下面”、“向上”、“向下”等术语是描述性地用于图式，并且并不表示对如由所附权利要求书限定的本公开的范围的限制。诸如“第一”或“第二”的任何数字标记仅是说明性的，且决不旨在限制本公开的范围。 [0022] 一个图中所示的特征可以与任何图中所示的特征组合、为该特征替换或由该特征修饰。除非另有说明，否则没有特征、元件或限制与任何其它特征、元件或限制互斥。另外，没有特征、元件或限制是操作所绝对需要的。图中所示的任何具体配置仅是说明性的且所示的具体配置并不限制权利要求书或说明书。 [0023] 参考附图，其中全部几个视图中的相同的参考标记是指相同部件，提供聚合物部件10和利用成型工具22制造该部件的方法100。具体参考图1至3B，部件10可以由合适的高强度可模制材料60构成。例如，高强度可模制材料60可以是聚合物材料，并且更具体地可以是热塑性材料。 [0024] 该部件10具有具备外部表面14的部件主体12。部件主体12的外部表面14可以是光滑的或没有表面纹理16，如图1中所示。部件主体12的外部表面14上面可以形成有表面纹理16，如图2、3A和3B中所示。如图2中所示，表面纹理16可以基本上覆盖整个外部表面14，或如图3A和3B中所示，表面纹理16可以仅形成在外部表面14的一部分上。如图3A中所示，外部表面14的第一部分18上面形成有表面纹理16，且外部表面14的第二部分20是光滑的或没有表面纹理。如图3B中所示，外部表面14的第一部分18是光滑的或没有表面纹理16，且外部表面 14的第二部分20上面形成有表面纹理16。 [0025] 如图3A和3B中进一步所示，第一部分18可以实施为个性化或定制的设计21。例如，部件10可以按照购买者的姓名、制造商的标志、制造商的商标名或另一种理想的文本和/或图形设计来定制的。在一个实例中，表面纹理16可以仅存在于外部表面14的第一部分18中，且外部表面14的第二部分20可以是光滑的或没有表面纹理16，例如纹理标志可形成在另外的光滑聚合物部件10上(图3A)。在另一个实例中，表面纹理16可以仅存在于外部表面14的第二部分20中，且在设计21内，外部表面14的第一部分18可以是光滑的或没有表面纹理16，例如，光滑标志(缺少表面纹理)可以形成在聚合物部件10的外部表面14上，其中在设计21之外，剩余外部表面14上面形成有表面纹理16(图3B)。 [0026] 表面纹理16有用地施用至多种聚合物部件10的外部表面14，该聚合物部件10包括(但不限于)用于家用电器的外部面板、运动球类、运动场装备以及汽车车体面板和装饰件。此类聚合物部件10可以由塑性成型工艺形成，该塑性成型工艺包括(但不限于)注塑模制、吹塑模制、热成型和真空成型。施用至此类聚合物部件10的外部表面14的表面纹理16希望增强部件10的美学质量，并且使凹痕、凹井或成型或模制期间产生的其它潜在瑕疵或缺陷不明显。 [0027] 表面纹理16可以利用具有至少一个工具表面24的成型工具22施用至所形成的聚合物部件10的外部表面14，使得工具表面24相配合成限定模腔26。常规上，工具表面24被预先颗粒化，即，利用其上的单个具体纹理16或颗粒加工或保持光滑或没有表面纹理16。成型工具22和工具表面24的此配置允许在工具22的寿命期间仅将加工至相应的工具表面24上的特定表面纹理16或颗粒施用至所得部件10的外部表面14，直至工具表面24被预先颗粒化，即，利用其上的替代单个具体纹理16或颗粒加工。更换工具表面24上的表面纹理16或颗粒是极为昂贵且耗时的工艺。 [0028] 因此，实质上，产生具有形成在相应的工具表面24上的单个具体表面纹理16的部件10的工具22不能产生具有形成在外部表面14上的不同表面纹理16的部件10；这限制了设计阶段期间自由地观看特定部件10上的多种表面纹理16的能力，例如，设计者不能产生具有形成在部件10的外部表面14上的不同纹理的多种原型来确定哪个表面纹理16最适合特定应用。实情是，例如二维颗粒板块上而非所得三维部件10自身上有可能观看到并评估不同颗粒。另外，特定表面纹理16或颗粒有可能选择用于在相应的工具表面24上加工以在生产原型之前生产。另外，在选择表面纹理16用于生产之后，由于重新加工具有形成在工具表面24上的单个表面纹理16的专用工具22的工具表面24所必需的成本和时间，基本上排除对施用至相应部件10的表面纹理16的更换。 [0029] 参考图4A至7和图8，本公开的部件10可以利用成型工具22经由制造具有具备外部表面14的部件主体12的部件10的本方法100而形成。本方法100允许利用相同工具22制造上面形成不同表面纹理16的部件10。此应用在该设计过程中是有用的，因为设计者可以利用相同的成型工具22生产具有各种表面纹理16的原型，以在对所得部件10的表面纹理16做出最终选择之前观看其外部表面14上形成多种表面纹理16的样本部件10。另外，在汽车背景中，本方法允许不同车辆制造商、型号和装饰水平的汽车车身面板和修饰件具有相同形状和尺寸，但是形成在其外部表面14上的不同表面纹理16是使用相同的成型工具22在相同产生周期内形成。本方法100还允许将所得部件10个性化。方法100包括以下步骤。 [0030] 如图8中的流程图中所示，在步骤101处，选择用于部件10的理想表面纹理16。可以基于美学、耐用性等选择表面纹理16。 [0031] 在步骤102处，选择其上形成选定表面纹理16的纹理层30。纹理层30可以是纹理膜和纹理带中的一种。在其中纹理层30是纹理膜的实施例中，纹理膜可以是聚合物膜、塑料膜、聚酰胺膜、聚酰亚胺膜、聚乙烯膜、热塑性聚氨酯(TPU)膜等。在聚乙烯膜的情况中，该膜可以是以下项中的一种但不限于以下项中的一种：高密度聚乙烯膜、低密度聚乙烯膜和线性低密度聚乙烯(LLPE)膜。 [0032] 在其中纹理层30是纹理带的实施例中，纹理带可以是商购纹理带，诸如(但不限于)纹理乙烯基带、纹理聚乙烯带、纹理箔带、纹理织物带和纹理布带中的一种。纹理带可以是商购纸质带，诸如纸胶带等。纹理带可以是商购纹理乙烯基带，诸如管带等。纹理带可以是聚氯乙烯带。乙烯基带或聚氯乙烯带还可以包括矿物研磨沙砾以增强表面纹理16。在聚乙烯带的情况中，该带可以是以下项中的一种但不限于以下项中的一种：高密度聚乙烯带、低密度聚乙烯带和线性低密度聚乙烯(LLPE)带。 [0033] 在某些情况下，纹理层30可以利用其上的选定表面纹理16预成型。在其它情况下，纹理层30可需要将选定纹理16施用至其。在此类情况中，选择具有选定表面纹理16的纹理层30的步骤可以进一步包括：将选定表面纹理16施用至纹理层30。选定表面纹理16可以经由压印、压凹、模压、模制、纹理脱模纸的施用、膜的激光蚀刻等施用至纹理层30。 [0034] 在步骤103处，选择塑料成型工具22。塑料成型工具22具有多个工具表面24。工具表面24相配合成限定模腔26，使得模腔26的形状限定所得部件10的外部表面14的形状。塑料成型工具22可以是注塑模制机23(图4A和4B)、吹塑模制机35(图5)、热成型机40(图6)、真空成型机、压缩模制机46(图7)或另一种合适的塑料成型机中的一种。 [0035] 在步骤104处，将纹理层30耦接至选定成型工具22的至少一个工具表面24。纹理层30可以经由施用在纹理层30与工具表面24之间或形成在纹理层30的下侧内的粘合层耦接至工具表面24。相应的纹理层30可以用于相对连续地形成多个纹理状部件。然而，纹理层30可易于从相应的工具表面24移除。另外，纹理层30可以易于由相同工具表面24上的替代性纹理层30替换。简而言之，第一纹理带或纹理膜可以在形成第一部件10之前耦接至相应的工具表面24并且此后移除或互换。相同或不同的选定表面纹理16的第二纹理带或纹理膜可以在形成第二部件之前耦接至相应的工具表面24，等。纹理层30的可移除和可互换本质允许由相同的成型工具22相对连续地形成其外部表面14上形成不同的选定表面纹理16的若干部件10。 [0036] 在图2中所示的一个实例中，纹理层30可以耦接至该至少一个工具表面24，使得纹理层30基本上覆盖整个相应的工具表面24，即，纹理带或纹理膜施用至整个工具表面24以产生其整个外部表面14上形成均匀表面纹理16的部件10。 [0037] 在图3A和3B中所示的另一个实例中，纹理层30可以选择性地耦接至相应的工具表面24的仅一部分。例如，工具表面24可以具有第一部分和第二部分。工具表面24的第一部分对应于部件10的外部表面14的第一部分18。工具表面24的第二部分对应于部件10的外部表面14的第二部分20。 [0038] 如图3A中所示，纹理层30施用在工具表面24的仅第一部分内以由此形成具有其外部表面14(其上形成表面纹理16)的第一部分18和其外部表面(是光滑的，即，缺少纹理)的第二部分20的部件10。纹理层30可以预定设计21设置在相应的工具表面24上。设计21可以由纹理层30覆盖。因而，相应的工具表面24的第一部分是由设计21限定，该设计转移至具有选定表面纹理16的部件10的外部表面14的第一部分18并且形成在其上。在此实例中，相应的工具表面24的第二部分可以保持光滑，即，没有由纹理层30覆盖。因而，所得部件10可以具有外部表面14，其具有以设计21的形式形成于其外部表面14的第一部分18上的表面纹理16，并且具有光滑或缺少纹理的第二部分20。设计21可以实施为购买者的姓名、制造商的标志、制造商的商标名或任何其它定制的文本和/或图形设计。 [0039] 替代地，如图3B中所示，纹理层30施用至工具表面24的仅第二部分以由此形成具有其外部表面14(其上形成表面纹理16)的第二部分20和其外部表面14(是光滑的，即，缺少纹理)的第一部分18的部件10。纹理层30可以设置在预定设计21之外的相应的工具表面24上。设计21可以未被纹理层30覆盖且工具表面24的剩余部分可以由纹理层30覆盖。因而，相应的工具表面24的第一部分是由设计21限定，该设计转移至具有光滑表面的部件10的第一部分18。在此实例中，相应的工具表面24的第二部分可以由纹理层30覆盖。因而，所得部件10可以具有外部表面14，其具有形成于其外部表面14的第二部分20(包围设计21)上的表面纹理16，并且具有由设计21限定的光滑或缺少纹理的第一部分18。设计21可以实施为购买者的姓名、制造商的标志、制造商的商标名或任何其它定制的文本和/或图形设计。 [0040] 至少一个工具表面24可以替代地具有粒状表面，其在部件10的外部表面14上产生表面纹理16，这是不希望的。在此实例中，在一个实例中，纹理层30可以耦接至预先颗粒化的工具表面24或施用在其上方，以更换由相应的成型工具22形成在所得部件10的外部表面14上的表面纹理16。在另一个实例中，光滑层30可以耦接至预先颗粒化的工具表面24或施用在其上方，以更换由相应的成型工具22形成在所得部件10的外部表面14上的表面纹理 16。在此实例中，预先颗粒化的工具表面24将产生具有光滑外部表面14(即，上面没有形成表面纹理16)的部件10。 [0041] 在步骤104处在上面形成预定表面纹理16的纹理层30施用至该至少一个工具表面24之后，在步骤105处，向成型工具22的模腔26供应高强度可模制聚合物材料60以形成呈模腔26的形状的部件主体12。高强度可模制材料60可以是热塑性材料、热固性材料等。向模腔 26供应高强度可模制材料60，使得该材料填充模腔26并且接触耦接至该至少一个工具表面 24的纹理层30。可以在从约155摄氏度至约170摄氏度的温度下向模腔26供应高强度可模制材料60。相应的工具表面24可以经由水套等冷却以维持从约三十五(35)摄氏度至约五十五(55)摄氏度的成型温度。当高强度可模制材料60与纹理层30之间接触时，形成在纹理层30上的预定表面纹理16转移至部件10的外部表面14并且形成在其上。 [0042] 在第一实例中，当塑性成型工艺是注塑模制工艺且成型工具22是注塑模制机23(图4a、4b)时，步骤105(即，将高强度可模制材料60供应至模腔26中以形成部件主体12)进一步包括：经由喷射器38(例如，夯锤或螺杆型活塞)向模腔26中喷射高强度可模制材料60以迫使可模制材料60进入模腔26中。可模制材料60接着凝固在模腔26内。当形成为模腔26的形状时，可模制材料60接触耦接至该至少一个工具表面24的纹理层30，使得形成在纹理层30上的选定表面纹理16转移至所形成部件10的外部表面14并且形成在其上。 [0043] 如图9中详述的那样，在第二实例中，当塑性成型工艺是吹塑模制工艺且成型工具22是吹塑模制机35(图5)时，步骤105(即，将高强度可模制材料60供应至模腔26中以形成部件主体12)进一步包括以下步骤。在步骤201处，将热塑性预制件34(图5)插入至模腔26中。热塑性预制件34可以是在可以让压缩空气穿过的一端中限定腔体的可模制材料60的管状件。在步骤202处，经由喷射器38(例如，空气软管27和喷嘴28)向由热塑性预制件34限定的腔体中喷射压缩空气，以将可模制材料60外推以接触耦接至该至少一个工具表面24的纹理层30，使得形成在纹理层30上的选定表面纹理16转移至所形成部件10的外部表面14并且形成在其上。吹塑模制工艺适用于形成具有内部空隙的部件10(即，空心部件)。 [0044] 如图10中详述的那样，在第三实例中，当塑性成型工艺是真空成型或热成型工艺且成型工具22是真空成型或热成型机40(图6)时，步骤105(即，将高强度可模制材料60供应至模腔26中以形成部件主体12)进一步包括以下步骤。在步骤301处，将热塑性片42插入至模腔26中介于第一机器部分44与第二机器部分46之间。在步骤302处，将热塑性片42加热至第一预定温度，例如柔软成型温度。 [0045] 在步骤303处，热塑性片42变形为模腔26的形状或部件10的理想形状。当变形或拉伸为模腔26的形状时，热塑性片42接触耦接至该至少一个工具表面24的纹理层30，使得形成在纹理层30上的选定表面纹理16转移至所形成部件10的外部表面14并且形成在其上。 [0046] 在步骤304处，将变形的热塑性片冷却至第二预定温度。一旦在步骤304处冷却和固态成型，在步骤305处对热塑性片42进行多余材料修饰以形成部件10。 [0047] 如图11中详述的那样，在第四实例中，当塑性成型工艺是压缩模制工艺且成型工具22是压缩模制机46(图7)时，步骤105(即，将高强度可模制材料60供应至模腔26中以形成部件主体12)进一步包括以下步骤。在步骤401处，将高强度可模制材料60设置在第一压缩模制机部分48与第二压缩模制机部分50之间、模腔26内，其中模腔26是在打开位置52中。在步骤402处，当腔体在打开位置52中时将打开的模腔26预热至预定预热温度。 [0048] 在步骤403处，通过向第一压缩模制机部分48施用力F关闭模腔26，从而迫使高强度可模制材料60进入模腔26中，使得高强度可模制材料60接触耦接至该至少一个模制表面24的纹理层30。 [0049] 在步骤404处，将高强度可模制材料60固化在模腔26内，其中模腔26保持在关闭位置中。固化高强度可模制材料60包括将可模制材料60加热至预定固化温度以及利用第一压缩模制机部分48和第二压缩模制机部分50向可模制材料60施用预定固化温度持续预定时间量。 [0050] 本方法100在步骤106处形成部件10之后继续进行。在步骤106处，从模腔26中移除部件10。 [0051] 在步骤107处，将纹理层30从至少一个工具表面24解耦，使得从相应的工具表面24中移除纹理层30。 [0052] 选用地，可重复步骤101至105。显而易见，在重复步骤101至105时，在步骤101处，选定表面纹理16可以不同于本方法100的先前迭代的选定表面纹理16。简而言之，每个模制部件10均可以具有形成于其外部表面14商的表面纹理16，这不同于先前由相同工具22形成的部件10。 [0053] 详述和图式或图支持并且描述本教导，但是本教导的范围仅仅是由权利要求书限定。虽然已详细描述了用于实行本教导的某些最佳模式和其它实施例，但是也存在用于实践所附权利要求书中限定的本教导的各种替代设计和实施例。

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