带有加强肋的冲压成型品及其制造方法 |
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| 申请号 | CN201280048853.1 | 申请日 | 2012-12-14 | 公开(公告)号 | CN103930256A | 公开(公告)日 | 2014-07-16 |
| 申请人 | 难波冲压工业株式会社; | 发明人 | 户田泰行; 石浦龙之; 仓贯桂太; | ||||
| 摘要 | 提供一种为了不增加板厚地提高强度、刚性而将作为加强材料的肋容易地形成在 冲压 成型品上的方法及带有加强肋的冲压成型品。本 发明 的带有加强肋的冲压成型品的制造方法的特征在于，包括对分别配置于冲压成型模中的加强肋和片状热塑性基材同时进行冲压成型的冲压成型工序，加强肋是将肋用热塑性基材与 纤维 片材层叠，而一体成型成具有加强肋主体部分和与片状热塑性基材接合的接合部分，该纤维片材由多条纤维聚集结合而成，纤维片材在纤维彼此之间具有空隙，在冲压成型工序中，被加热 软化 的片状热塑性基材的一部分进入到位于接合部分的纤维片材的空隙中而被固定。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种带有加强肋的冲压成型品的制造方法，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 带有加强肋的冲压成型品及其制造方法技术领域[0001] 本发明涉及使加强用肋在车辆用内装部件、外装部件等成型品的冲压成型时进行接合的带有加强肋的冲压成型品及其制造方法。 背景技术[0002] 车门饰板（车门面板）、顶壁面板、行李箱用的后窗台板（rearshelf）、行李箱饰板等汽车用内装部件、和发动机下罩板（下托架）、内挡泥板等车辆用外装部件，通过对由片状（薄板状）的热塑性材料构成的基材进行冲压成型而形成，因此，是整体板厚均匀的制品。当为了提高这样的内装部件、外装部件的强度、刚性而确保足够的板厚时，会导致重量和材料费用的增加。 [0004] 现有技术文献 [0005] 专利文献 [0006] 专利文献1：日本实用新型登记第2514522号公报 发明内容[0007] 上述专利文献1所记载的汽车用内装部件是为了提高中柱上部与中柱下部的搭接刚性而设置了具有卡定部及卡定孔的加强肋的接合构造的部件，使接合部分相互卡合，从而在一方的内装部件发生变形的情况下也不会在内装部件之间产生间隙。 [0008] 在上述接合部分上钩状地形成的作为卡定部的加强肋，通过使用注塑成型模具而制成。但是，例如，在以往进行的热压成型中，片状热塑性基材的流动性较低，因此，难以使上述那样的具有较大尺寸的加强肋成型。 [0009] 另外，在作为嵌插部件而制作肋、并与片状热塑性基材一体成型而制造带有肋的成型品的情况下，需要使嵌插部件即肋的接合部分预先软化等、成型上的繁杂工作。 [0010] 本发明的目的在于提供一种容易制造具有强度、刚性且轻质化的带有加强肋的冲压成型品的方法。尤其是，本发明的目的在于提供一种在使片状的热塑性基材加热软化而进行冷压来制造成型品的冲压成型时容易形成加强肋的方法。另外，本发明的目的在于提供一种具有这样形成的加强肋的车辆用内装部件、外装部件等冲压成型品。 [0011] 为了实现上述目的，本发明所提供的方法为带有加强肋的冲压成型品的制造方法，其特征在于，包括对分别配置于冲压成型模中的加强肋和片状热塑性基材同时进行冲压成型的冲压成型工序，加强肋是将肋用热塑性基材与纤维片材层叠，而一体成型成具有加强肋主体部分和与上述片状热塑性基材接合的接合部分，其中，纤维片材由多条纤维聚集结合而成，纤维片材在纤维彼此之间具有空隙，在冲压成型工序中，被加热软化的片状热塑性基材的一部分进入到位于接合部分的纤维片材的空隙中而被固定。 [0012] 根据本发明的制造方法，能够容易地制造带有加强肋的冲压成型品。被加热软化的片状热塑性基材通过冲压而进入到构成纤维片材的纤维彼此之间的空隙中，从而被固定（机械卡挂），由此，片状热塑性基材和加强肋在接合部分处充分地粘结。 [0013] 本发明的纤维片材可以是无纺布，该无纺布是将多条纤维重叠成三维构造而形成网状，并将这些聚集的多条纤维通过热或粘结、或者通过纤维彼此的缠绕而结合而成的。构成该无纺布的纤维可以是天然纤维、化学纤维、合成纤维、无机纤维，也可以是它们的混合体。 [0014] 纤维片材具有多孔质（porous）构造，优选表面起毛。由此，在冲压成型时，被加热软化的片状热塑性基材进入到纤维片材的多孔质的孔中，另外，纤维片材的表面起毛的纤维进入到片状热塑性基材中（片状热塑性基材包裹起毛的纤维），能够发挥更明显的固定效果，将片状热塑性基材和加强肋牢固地粘结。这样的纤维片材的多孔质的孔可以由在构成无纺布的纤维彼此之间形成的空隙形成。空隙至少形成于纤维片材的表面（背面），还可以形成于纤维片材的内部。另外，纤维片材也可以通过针刺加工而形成针刺孔。这些空隙或孔可以贯穿纤维片材。纤维片材的表面（背面）的起毛可以通过针刺加工而形成，也可以通过其他起毛加工而形成。 [0015] 另外，优选纤维片材的熔点高于片状热塑性基材的熔点，在冲压成型工序中纤维片材不会熔融。在对被加热软化的片状热塑性基材和纤维片材进行压接时，纤维片材不熔融而维持空隙（针刺孔或起毛的纤维之间的空隙等），由此，片状热塑性基材进入到纤维片材的空隙中而与加强肋牢固地粘结。 [0017] 本发明所使用的纤维片材优选由针刺无纺布构成。通过作为层叠在加强肋的表面上的纤维片材而使用针刺无纺布，在冲压成型时，在与形成车辆用部件的主体部的片状热塑性基材之间得到明显的固定效果。 [0018] 针刺无纺布可以由化学纤维构成，或者也可以由天然纤维构成。作为本发明的纤维片材，从强度方面考虑优选使用由聚酯（PET）构成的针刺无纺布。 [0019] 加强肋通过层叠肋用热塑性基材和纤维片材并对其同时进行冲压成型而形成。在该冲压成型中，在使为了提高冲压成型品的强度、刚性而设计的加强肋成型的同时，在肋用热塑性基材上压接纤维片材。通过冲压使被加热软化的肋用热塑性基材流动，进入到纤维片材的空隙中而被固定，因此，不需要用于层叠加工的热熔膜等粘结介质。 [0020] 在冲压成型工序中，优选将表皮材料层叠在片状热塑性基材上并同时对表皮材料和热塑性基材进行冲压成型。表皮材料能够适当选择以提高产品功能和外观。作为表皮材料，可以使用针刺无纺布。该针刺无纺布可以与对加强肋使用的无纺布相同，也可以不同。 [0021] 片状热塑性基材可以由木质类组合物构成。木质类组合物可以是木粉板材料或木塑材料。以木粉和聚丙烯（PP）为主成分的作为热塑性材料的木粉板材料是成型性优异的材料，适于同时进行加强肋的接合和车辆用部件的成型的冲压成型。另外，木粉板材料的使用在成本方面也有利。 [0022] 本发明还提供带有加强肋的冲压成型品。本发明的带有加强肋的冲压成型品的特征在于，包括冲压成型的片状热塑性基材和加强肋，片状热塑性基材和加强肋在相互接触的接合部分处被固定，使肋用热塑性基材、和将多条纤维聚集结合而成的纤维片材层叠并成型，由此形成加强肋，纤维片材在纤维彼此之间具有空隙，在接合部分处，肋用热塑性基材进入到纤维片材的空隙中而被固定，片状热塑性基材进入到纤维片材的空隙中而被固定。 [0023] 本发明的冲压成型品优选是车辆用内装部件或车辆用外装部件。 [0024] 而且，本发明提供带有加强肋的车辆用部件的制造方法。该制造方法的特征在于，具有：将加强肋配置于车辆用部件的成型模中的工序，其中，加强肋通过利用纤维片材对热塑性基材的表面进行层叠加工的冲压成型而形成；和在通过成型模将被加热软化的片状热塑性基材冲压成型而形成车辆用部件时，使加强肋与车辆用部件接合而形成带有加强肋的车辆用部件的工序，在形成车辆用部件的工序中，将加强肋的纤维片材压接而接合在形成车辆用部件的片状热塑性基材上。 [0025] 像这样，若将热塑性基材的表面通过纤维片材进行层叠加工并进行冲压成型而形成加强肋，并在形成车辆用部件的片状热塑性基材上压接而接合加强肋的纤维片材，则能够与车辆用内装部件的冲压成型同时地在冲压成型中进行加强肋的接合。 [0026] 发明效果 [0027] 根据本发明，由于能够将预先成型的加强肋在车辆用部件等冲压成型品的主体的成型时一体地接合，所以能够不增加板厚地容易地制造提高了强度、刚性的冲压成型品，能够实现轻质化和低成本。 [0028] 即，根据本发明的制造方法，不需要像嵌件成型那样使嵌插部件的接合部分预先软化，另外，也不像注塑成型那样需要用于以高压成型的高价模具，能够容易地制造具有加强肋的成型品。这样制造出的冲压成型品在不增大板厚的情况下提高了强度、刚性，或者，减薄了板厚且维持、提高了强度、刚性。本发明能够适用于通过对片状热塑性基材进行冲压成型而制造的各种产品。尤其是，通过应用本发明来制造车辆用内装部件、外装部件，能够解决作为大油耗主导因素的车身重量轻质化的技术课题。附图说明 [0029] 图1（a）及图1（c）是表示作为本发明的带有加强肋的车辆用部件的一个实施方式的后窗台板的立体图。图1（b）是图1（a）的A-A剖视图。 [0030] 图2（a）是表示本发明的加强肋的一个实施方式的立体图。图2（b）是示意地表示图2（a）的加强肋的中央部分的截面的图。 [0031] 图3是示意地表示加强肋的制造工序的图。 [0032] 图4是示意地表示在冲压成型模上配置加强肋的方法的图。 [0033] 图5（a）是示意地表示带有加强肋的车辆用部件的冲压成型工序的图，图5（b）是图5（a）的局部放大图。 [0034] 图6（a）是示意地表示本发明的带有加强肋的车辆用部件的截面的图，图6（b）是表示带有加强肋的车辆用部件的一部分的立体图，图6（c）是图6（a）的局部放大图。 [0035] 图7是示意地表示作为本发明的带有加强肋的车辆用部件的其他实施方式的发动机下托架及加强肋的立体图。 [0036] 图8是示意地表示带有加强肋的冲压成型品及加强肋的冲压成型工序的图。 [0037] 图9是将本发明的冲压成型品的接合部分放大而成的SEM照片。具体实施方式[0038] 以下，参照附图说明不以限定本发明范围为意图的优选实施方式。为了便于说明而将附图简化，尺寸也不必一致。 [0039] 图1（a）示出作为本发明的一个实施方式的带有加强肋的车辆用内装部件的后窗台板11，图1（b）示出后窗台板11的A-A剖视图。 [0040] 后窗台板11是覆盖车辆的行李箱部的罩部件，由后窗台板主体部12和加强肋13（13a、13b、13c、13d及13e）构成。 [0041] 后窗台板主体部12是在片状（薄板状）热塑性基材15上层叠表皮材料16并进行冲压成型而成的，平面形状为大致方形，截面形状具有凹凸。 [0042] 后窗台板主体部12是对由片状的热塑性材料构成的基材15和片状的表皮材料16同时进行冲压成型而成的。即，后窗台板主体部12为薄壁状的部件，形成为，在将表皮材料16设于外侧（上侧）而与片状热塑性基材15重叠的状态下，通过冲压成型的合模，使表皮材料16和热塑性基材15具有凹部18和凸部17，其中，凹部18为平面状的底部，凸部17为包围该凹部18的顶部扁平的梯形部、且内侧中空。 [0043] 在这样的薄壁状的后窗台板主体部12周围的凸部17内侧的中空部的规定位置，分别接合有用于提高后窗台板11的强度的加强肋13（13a、13b、13c、13d及13e）。 [0044] 图2（a）图示出加强肋13。加强肋13由方形的板状部即肋主体部14a、和形成在肋主体部14a周围的一部分上的壁状的接合部14b构成。优选相对于肋主体部14a形成有三个接合部14b。另外，接合部14b也可以是一个。加强肋13形成为，根据冲压成型品主体部的形状和加强肋的配置位置而适当地接合在主体部上。 [0045] 图2（b）示出加强肋13的中央部分的截面。加强肋13是在肋用热塑性基材19上层叠纤维片材20而形成的。 [0046] 参照图3，加强肋13通过冲压成型使由木粉板（wood stock）材料等构成的片状热塑性基材19、和由针刺（needle punch）无纺布等构成的纤维片材20重合，利用在图3中图示出截面的加强肋成型模23（下模23a、上模23b），冲压成型为具有肋主体部14a和接合部14b的板状片部件。热塑性基材19在配置于成型模23中之前，通过远红外线加热器加热至成型温度而软化，在与纤维片材20重合的状态下进行冷压成型。 [0047] 将这样预先成型的加强肋13配置在对后窗台板11进行冲压成型的成型模中。冲压成型模由上模和下模构成，其中，上模具有与图1（a）所示的后窗台板主体部12对应的形状，下模具有与后窗台板主体部12对应的形状且具有用于将加强肋配置在规定位置的槽部。 [0048] 图4示出配置加强肋13的下模33a的一部分。下模33a具有与后窗台板主体部12的形状对应的凸部及凹部，在凸部上形成有槽部32。槽部32具有与加强肋13对应的形状。即，加强肋13的主体部14a插入到槽部32的狭缝32b中，三个接合部14b抵接配置在比下模33a的凸部表面形成得低的下层部32a上。这样的槽部32形成在下模33a的规定位置，分别配置加强肋13a、13b、13c、13d及13e。 [0049] 图5（a）示意地图示出图1（a）的B-B截面的后窗台板11的冲压成型工序。 [0050] 在配置有加强肋13a的下模33a之上，配置预先通过上加热器和下加热器等（未图示）而被加热软化的片状热塑性基材15、和片状表皮材料16。将片状表皮材料16配置在上模33b侧，将片状热塑性基材15配置在下模33a侧。像这样，在被加热软化的由木粉板材料等构成的片状热塑性基材15与由针刺无纺布等构成的片状的表皮材料16重合的状态下，在冲压模具33中，通过上模33b和下模33a的合模而同时对其进行冷压成型。即，使支承在冲压设备的滑块（slider）等（未图示）上的上模33b向固定在垫板（bolster）等（未图示）上的下模33a侧垂下（箭头35方向），通过下模33a和上模33b的合模来进行冲压成型，从而得到后窗台板11（参照图1（a）、图6（a））。 [0051] 图5（b）示出配置在下模33a中的加强肋13a（图5（a）的虚线圆所示的部分）。加强肋13a以使位于接合部分14b上的纤维片材20为外侧面（即，与片状热塑性基材15相对）的方式配置在下模33a中。加强肋13a的热塑性基材19成为内侧面。 [0052] 下模33a的表面与下层部32a的表面的层差34优选比加强肋13a（加强肋13）的厚度（热塑性基材19及纤维片材20的厚度）稍小。例如，层差34可以与热塑性基材19的厚度大致相等。由此，通过形成后窗台板主体部12的冲压成型时的合模，被加热软化的热塑性基材15的一部分流动而进入到构成加强肋13的纤维片材20的纤维之间的空隙中，发挥了固定效果，从而加强肋13（13a、13b、13c、13d及13e）牢固地接合在后窗台板主体部12上。 [0053] 与后窗台板主体部12的冲压成型同时地，将加强肋13接合在后窗台板主体部12的规定位置，因此，以高尺寸精度在成型品的主体部上形成加强肋，对冲压成型品赋予了设计强度。 [0054] 作为用于形成后窗台板主体部12的片状热塑性基材15及用于形成加强肋13的热塑性基材19，是以木粉和聚丙烯为主成分的木质类组合物，能够使用木粉板材料。木粉板材料由于容易加工而适于冷压成型。 [0055] 除此以外，作为片状热塑性基材15或热塑性基材19，能够使用可与纤维片材20压接成型的热塑性片材。例如，能够主要使用毛纤维的废料与聚丙烯等热塑性树脂的复合片材，纸浆与聚丙烯等热塑性树脂的复合片材，主要使用硬板的废料与聚丙烯等热塑性树脂的复合片材、玻璃纤维与聚丙烯的复合片材。不限于复合材料，也可以使用由聚丙烯等热塑性树脂单体构成的片材。 [0056] 图6（a）图示出作为冲压成型品的后窗台板11（截面），图6（b）图示出从背面观察到的后窗台板11的一部分。 [0057] 图6（c）放大地图示出图6（a）的一部分（用虚线表示的圆的部分）。加强肋13的热塑性基材19和纤维片材20在接合部分19a处接合，纤维片材20和后窗台板主体部12的热塑性基材15在接合部分15a处接合，热塑性基材15和表皮材料16在接合部分15b处接合。接合部分15a、15b通过一次冲压成型而形成。 [0058] 图9是接合部分15a、19a等的放大SEM照片。图9（a）是经由由PET构成的针刺无纺布20而分别沿上下接合的由PP构成的片状热塑性基材15、19，图9（b）是经由由PET构成的针刺无纺布20而分别沿上下接合的由木粉板构成的片状热塑性基材15、19。可知片状热塑性基材15、19的一部分以埋入的方式进入到较黑地显示的中央附近的纤维片材20的纤维之间的空隙中而被固定。 [0059] 图7示出作为本发明的其他实施方式的车辆用外装部件的带有加强肋的发动机下托架41。下托架41由下托架主体部42及加强肋43’构成。加强肋43预先成型，在制造另外的下托架时配置在冲压成型模中。 [0060] 图8图示出图7的C-C截面的下托架41的制造工序。通过冲压模具53，同时进行能够独立使用的加强肋43的成型和下托架41的成型。将被加热软化的由木粉板材料等构成的片状热塑性基材49和由针刺无纺布等构成的纤维片材50配置在冲压模具53中，通过配置有加强肋43’的下模53a和上模53b的合模，制造出独立使用的加强肋43和具有加强肋43’的下托架41（图7）。 [0061] 像这样，根据本发明的带有加强肋的车辆用内装部件、外装部件的制造方法，将预先通过冲压成型而形成的加强肋与车辆用部件主体的冲压成型同时地通过压接而接合在该主体的规定位置，从而能够制造具有加强肋的车辆用部件。由于这样制造出车辆用部件，所以不会增加车辆用部件主体的板厚，从而能够以低成本制造轻质、且提高了强度、刚性的带有加强肋的车辆用部件。 [0062] 以下所示的表1是本发明的带有加强肋的车辆用部件、和基于现有制造方法的车辆用部件的强度试验及刚性试验的结果。强度试验及刚性试验基于在后窗台板的加载点a1、a2及a3（图1（c））这3点进行计测的结果。 [0063] [表1] [0064] [0066] 作为基材，现有产品及本发明产品均使用木粉和聚丙烯（PP）以50：50的配比通过双轴挤压机及T冲模而片状地成型的木粉板。本发明产品如上述那样将预先冲压成型的加强肋与后窗台板主体部的成型同时地通过压接而接合在后窗台板主体部上，与之相对，现有产品没有加强肋，仅为后窗台板主体部。 [0067] 后窗台板主体部的木粉板基材片的板厚，在现有产品中厚度为2.6mm，与之相对，在带有加强肋的本发明产品中厚度较薄，板厚为1.7mm。上述板厚是满足强度、刚性全部的容许变形量时的最小板厚尺寸，若将现有产品的上述厚度2.6mm减薄为厚度2.5mm，则无法满足加载点a1、a2、a3处的全部容许变形量。此外，容许变形量在强度试验下为10mm以下，在刚性试验下为17mm以下。 [0068] 作为测定装置，使用能够广泛地测定拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等的内向式万能试验机。将作为后装托架的后窗台板放置在与实际汽车相同的试验夹具上来进行测定。 [0069] 在强度试验中，通过加压盘（ ）施加15kg的载荷一分钟后卸载，测定挠曲量（单位：mm），在刚性试验中，测定通过加压盘（ ）施加5kg的载荷时的挠曲量（单位：mm）。 [0070] 从表1的测定结果可知，在强度试验中，在a1点处，现有产品的挠曲为2.0mm，与之相对，本发明产品的挠曲为4.0mm，但在a2及a3点处，挠曲量相对于现有产品为稍微增加的程度。 [0071] 在刚性试验中，在a2及a3点处，与现有产品相比本发明产品的挠曲量较多，但在a1点处，现有产品的挠曲为10.0mm，与之相对，本发明产品的挠曲为8.0mm，能够理解为虽然本发明产品的木粉板基材的厚度比现有产品更薄，但也最大程度地发挥了加强肋的效果。 [0072] 附图标记说明 [0073] 13（13a、13b、13c、13d、13e） 加强肋 [0074] 14a 加强肋主体部 [0075] 14b 加强肋接合部 [0076] 15 片状热塑性基材 [0077] 16 表皮材料 [0078] 19 肋用热塑性基材 [0079] 20 纤维片材 [0080] 32a 狭缝部 [0081] 32b 下层部 [0082] 33 冲压成型模 [0083] 33a 冲压成型下模 [0084] 33b 冲压成型上模 [0085] 35 冲压方向 |
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