专利名称：着色成型面板及其成型方法
技术领域：
本发明涉及着色成型面板与用于制造着色成型面板的模具。
技术背景车辆面板是着色成型(molded-in-color )面板的实例。车辆面板可能在车辆的 里面或是外面，通常具有暴露于可视环境中的表面。这些暴露的表面常常被称为A级 表面。相对非A级表面而言，希望制造出具有极少或没有表面缺陷或瑕疵的A级表面。 既然A级表面是暴露在可视环境中，成型时就需要更严格的公差要求及更好的细节。 未暴露在可视环境中的非A级表面可以有可见的表面缺陷和瑕疵。具有A级表面的车辆面板一般不会采用注塑成型或模压成型，除非以二次喷涂的 方式来喷涂车辆面板以盖住表面缺陷。以二次喷涂方式来喷涂车辆面板使得制造车辆 面板需要花费额外的时间和成本。涂料也易于剥落、碎裂、起泡和/或分层。着色成型塑料是一种可以考虑在项目中代替现有喷涂技术和/或其他装饰性选 择，如涂膜或其他层压材料的低成本选择。着色成型塑料不需要二次喷漆过程，因此 着色成型塑料可以容易地回收并且制造着色成型塑料也不会产生挥发性有机化合物， 所以着色成型塑料也是环保的。发明内容本发明揭示一种在模具内制造着色成型面板的方法，包括采用具有第一模具部 件与第二模具部件的模具，其中第一模具部件与第二模具部件中的一个具有外观部分成型表面，第一模具部件与第二模具部件中的另一个具有与外观部分成型表面相对应 的隐藏部分成型表面。隐藏部分成型表面可成型面板的隐藏部分，所述隐藏部分成型 表面上没有任何突起与辅助结构件以利面板的外观部分具有理想的表面特征。将着色 成型树脂注入模具内，冷却着色成型树脂以成型着色成型面板。将至少一个辅助结构 件焊接至面板的隐藏部分。本发明在其他实施例中揭示了着色成型面板的步骤，包括提供具有第一模具部 件与第二模具部件的模具，其中第一模具部件与第二模具部件中的一个具有外观部分成型表面，第一模具部件与第二模具部件中的另一个具有与外观部分成型表面相对应 的隐藏部分成型表面以成型面板的隐藏部分，所述隐藏部分成型表面上没有任何突起 与辅助结构件以利面板的外观部分具有理想的表面特征。将着色成型树脂注入模具 内，冷却着色成型树脂以成型着色成型面板。将至少一个辅助结构件焊接至面板的隐藏部分。此外，本发明在其他实施例中揭示了一种用于在模具内制造着色成型部件的系 统，所述系统包括具有第一模具部件与第二模具部件的注塑成型机器。其中第一模具部件与第二模具部件中的一个具有外观部分成型表面，第一模具部件与第二模具部件中的另一个具有与外观部分成型表面相对应的隐藏部分成型表面以成型着色成型部件的隐藏部分。所述隐藏部分成型表面上没有任何突起与辅助结构件以利着色成型部件的外观部分具有理想的表面特征，使得着色成型树脂以足够的流速注入到模具内以使着色成型树脂在流过第一模具部件与第二模具部件时不会受到干扰，从而成型着色成型部件以利着色成型部件的外观部分具有理想的表面特征。该系统包含将至少一个附件焊接至着色成型部件的激光焊接工作站。
图l是模具的侧视图。图2是图1所示模具的俯视图。图3是图2所示模具沿3-3线的剖视图及焊接工作站。图4是用来将面板与结构件结合在一起的焊接工作站实施例的示意图。图5是在图3所示模具中成型的面板与若干结构件的剖视图。图6是图5中的面板与若干结构件结合在一起的另一剖视图。图7是面板与结构件结合在一起的部分剖视图。
具体实施方式
按要求，这里描述了本发明详细的实施例。然而应理解为这里揭示的实施例仅是本发 明的范例，也可以以其他各种形式和可选的形式揭示。图示不必依比例决定， 一些特征可 以放大或减小以显示特定的组件的详细信息。因此，本文中所披露的结构和功能的详细信 息并非为了限制本发明的技术方案，而只是作为权利要求和/或教导本领域技术人员使用 本发明的基础。着色成型面板可以通过注塑成型或模压成型来成型。当成型着色成型面板时，制造的 A级表面会出现可视的熔合缝、流紋或者缩痕。尽管着色成型塑料有很多优点，但成型A 级表面上没有可视的熔合缝、流紋或缩痕的有色零件仍然很困难。此外，当使用金属着色 成型树脂时，制造无缺陷的A级表面极其困难，因为金属着色成型树脂很容易形成表面缺 陷。请参阅图l,图1说明了用来制造着色成型面板的模具，总体上用标号io来表示。 面板10可以是任何合适的着色成型面板10。在一个实施例中，面板10是可用于车辆内 部或外部的汽车面板IO。当然，其他任何形式的着色成型面板10也在本发明范围之内。 模具10包括第一半模12及第二半模14。在其他实施例中，模具10可以包括三个或三个以上模具部件以共同构成模具10。任何数量的模具部件都在本发明范围之内。在一个实施例中，由于第一半模12设有用于收容第二半模14的凹陷，故第一半模 12被称为母模(cavity)。由于第二半模14设有收容在母模12内的凸起，故第二半模14 被称为公模(core)。公模14相对于母模12可移动。通过采用固定的母模12与可移动的公模14,成型后 的车辆面板可以固持在模具10内并位于公模14上，且在模具10打开后总体上可以很容 易地将车辆面板顶出或移走。当然，采用可移动的母模12和固定的公模14也在本发明的 范围内。如果釆用三个或更多的模具部件，至少有一个模具部件可相对至少另一个模具部 件可移动。请参阅图2，图2说明了附图1中所示模具10的俯视图。为制造车辆面板16，热的 树脂通过树脂进口注射到模具10内。在一个实施例中，树脂进口是绕口。热树脂是着色成型的，因此不需要二次喷涂操作。在一个实施例中，热树脂与着色剂 可以分别注入到模具10内。树脂可具有与热塑性聚烯烃(TPO, thermoplastic polyolef in) 或聚碳酸酉旨/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(polycarbonate-acrylonitrile butadiene styrene, PC/ABS塑料)相当的材料性能。树脂也可以是金属着色成型的，以应用在例如车辆内部面板上。在通常的模具内使用 金属着色成型树脂会产生大量表面缺陷，视觉上不够吸引人。 一旦采用注塑成型或模压成 型，这种金属着色成型树脂可能达到低光泽、优质的金属外观。这样得到的车辆面板具有 超过喷涂的提升的金属外观，提供了相对于使用铝和/或装饰性薄膜而言低成本的选择。请参阅图3,图3说明了图2所示模具10沿3-3线的剖视图。模具10具有固定的母 模12及相对母模12可移动的公模14。母模12也可相对公模14可移动。在成型车辆面 板16时，模具10在图中示为处于封闭的状态。母模12的第一成型表面20与第二成型表 面22共同限定了车辆面板16的外边界。母模12具有第一成型表面20以与公模14的第二成型表面22相配合。在其他实施例 中，采用三个或三个以上成型表面以共同限定车辆面板的外边界。热树脂流过第一成型表 面20与第二成型表面22以制作车辆面板。热树脂可以以任何已知合适的方式引入到模具 10内。如图所示，公模14的第二成型表面22没有如辅助的结构件的任何突起、没有车辆面 板16暴露的可见的侧面21的外观不需要的任何特征，以及在隐藏侧面23上没有非相应 于暴露可见侧面21变化的任何变更。没有突起的第二成型表面22可以让热树脂无干扰地 流过其表面。因为热树脂可以不受干扰地流过第二成型表面22,故成型在模具10内的车 辆面板16的暴露可见的侧面21不会产生可见的熔合缝、流紋或缩痕。暴露可见的侧面 21需要具有理想的表面特征，以使车辆面板16视觉上令人愉悦。成型在模具10内的车辆面板16具有暴露可见的侧面21及隐藏的侧面23或隐藏部分 23。暴露可见的侧面21在安装到车辆上时是可见的。为了制造视觉上令人愉悦的车辆面板16,第二成型表面22的设计消除了一切设置在第二成型表面22上的突起，包括任何 辅助结构件，或附件。辅助结构件的例子包括但不限于支架、肋、角板、突起部分、连接 元件、固持元件、紧固件和/或扣具。如图4说明，所述辅助结构件独立地成型且在总体 上标示为18的焊接工作站处焊接至车辆面板。请参阅图4，激光焊接工作站18作为焊接工作站的一个例子来说明。当然，任何合 适的焊接工作站都在本发明预期范围内。激光焊接工作站18具有机器人25以支持激光焊 接末端执行器27。激光焊接工作站18具有用来支持车辆面板16的第一焊接夹具29及用 来支持辅助结构件24的第二焊接夹具31。本发明可包括任何合适的第一及第二焊接夹具 29, 31。机器人25上的激光焊接末端执行器27产生激光束33以生成在车辆面板16与辅 助结构件24之间的焊接区35。激光焊接末端执行器27可以绕第二焊接夹具31转动，如 图中弓形箭头指示，以充分地将车辆面板16与辅助结构件24结合在一起。请参阅图5,图5说明了成型在图1-3中的模具10内的车辆面板16与辅助结构件 24-30。在一个实施例中，所述辅助结构件是在车辆面板16的长度延伸的加强肋24。在 其他实施例中，辅助结构件是在连接件24焊接至车辆面板16时将车辆面板16连接至车 辆的连接件24。另一辅助结构件26描述的是扣具26。当扣具26焊接至车辆面板16时，扣具26使 车辆面板16方便固定在车辆上。另外一个辅助结构件28描述为支架28。当支架28焊接 至车辆面板16时所述支架28用来可拆卸地将车辆面板16连接至车辆。此外，另一辅助 结构件30描述为角板30。当角板30焊接至车辆面板16时所述角板30支撑车辆面板16 的拐角。任何数量的辅助结构件24都在本发明预期范围内。如上所述，车辆面板16成型时没有突起在隐藏侧面23上以使暴露可见侧面21上具 有理想的表面特征。既然车辆面板16在其隐藏侧面23上没有突起，因此辅助结构件24-30 就不是与车辆面板16 —体成型的。在一个实施例中，辅助结构件24-30可以单独成型。辅助结构件24-30可以通过注塑 成型、模压成型、真空成型或挤压成型等方式成型。辅助结构件24-30可以以任何已知合 适的方式制造以使辅助结构件24-30可以焊接至车辆面板16。辅助结构件24-30可以为但不限于支架、肋、角板、突起部分、连接元件、固持元件、 紧固件和/或扣具。使用任何已知的辅助结构件24-30都在本发明范围内。在一个实施例 中，提供了若干个全部焊接至车辆面板16的辅助结构件24-30。辅助结构件24-30可以 均相同，也可以在尺寸和/或形状上不同，或可以使用不同数量的类型完全不同的辅助结 构件24-30。在一个实施例中，在制造车辆面板16的时候成型辅助结构件24-30。在其他实施例 中，辅助结构件24-30可在与车辆面板16不同的时间、地点制造。如图4所说明，车辆 面板16以合适的方式从模具10传送至焊接工作站18。辅助结构件24-30被传送焊接工 作站1S,在那里辅助结构件24-30被焊接至车辆面板16。在一个实施例中，辅助结构件24-30通过激光焊接至车辆面板16。在另 一个实施例中，辅助结构件24-30通过摩擦焊接 至车辆面板。如图6所描述，可以利用任何已知的技术，如激光焊接、摩擦焊接或其他热 塑结合工作站将车辆面板16与辅助结构件24-30结合在一起。任何已知的将辅助结构件 24-30与车辆面板16结合的方式都在本发明的范围内。为了将车辆面板16与辅助结构件24-30焊接在一起，车辆面板16与辅助结构件24-30 必须有重叠的熔点。在一个实施例中，当车辆面板16与辅助结构件24-30被放置在激光 焊接工作站的激光下一定时间，焊接工作站产生的温度与车辆面板16与辅助结构件24-30 的重叠的熔点一致。请参阅图7,部分显示的车辆面板16图示为与辅助结构件24结合在一起。焊接区35 位于车辆面板16与辅助结构件24之间，并不会破坏车辆面板16的暴露可见侧面21。可 采用适当的熔透焊，这样焊接不会改变车辆面板16暴露可见侧面21的表面光度。这里已经说明和描述了本发明的多种实施例，这些实施例并不是对本发明的实施 例的穷举。说明书中使用的词语只是描述的词语并不是限制，应该理解的是在不脱离 本发明的精神和范围内，本发明可以作多种变化。
权利要求
1.一种着色成型面板的成型步骤，包括提供具有第一模具部件与第二模具部件的模具，其中第一模具部件与第二模具部件中的一个具有外观部分成型表面，第一模具部件与第二模具部件中的另一个具有与外观部分成型表面相对应的隐藏部分成型表面以成型面板的隐藏部分，所述隐藏部分成型表面上没有任何突起与辅助结构件以利面板的外观部分具有理想的表面特征；将着色成型树脂注入模具内；冷却着色成型树脂以成型着色成型面板；及将至少一个辅助结构件用激光焊接至面板的隐藏部分。
2. 如权利要求l所述的着色成型面板的成型步骤，其特征在于，进一步包括在将 至少一个辅助结构件焊接至着色成型面板的隐藏部分之前，注塑成型至少一个辅助结 构件。
3. 如权利要求l所述的着色成型面板的成型步骤，其特征在于，进一步包括注入 着色成型金属树脂。
4. 如权利要求l所述的着色成型面板的成型步骤，其特征在于，进一步包括将着 色成型面板顶出模具。
5. 如权利要求l所述的着色成型面板的成型步骤，其特征在于，进一步包括成型至少一个辅助结构件。
6. 如权利要求5所述的着色成型面板的成型步骤，其特征在于，进一步包括注塑 成型至少一个辅助结构件。
7. 如权利要求l所述的着色成型面板的成型步骤，其特征在于，第一模具部件进 一步包括公模，第二模具部件进一步包括母模。
8. 如权利要求7所述的着色成型面板的成型步骤，其特征在于，母模具有总体上 平滑的成型表面，以使至少一个辅助结构件得以用激光焊接在通过母模总体上平滑的 成型表面成型的着色成型面板的隐藏部分。
9. 如权利要求l所述的着色成型面板的成型步骤，其特征在于，着色成型面板进一步被界定为着色成型外部面板。
10. —种用于在模具内制造着色成型部件的系统，所述系统包括 具有第一模具部件与第二模具部件的注塑成型机器，其中第一模具部件与第二模具部件中的一个具有外观部分成型表面，第一模具部件与第二模具部件中的另一个具 有与外观部分成型表面相对应的隐藏部分成型表面以成型着色成型部件的隐藏部分， 所述隐藏部分成型表面上没有任何突起与辅助结构件以利着色成型部件的外观部分 具有理想的表面特征，使得金属着色成型树脂以足够的流速注入到模具内以使金属着 色成型树脂在流过第一模具部件与第二模具部件时不会受到干扰，从而成型着色成型 部件以利金属着色成型部件的外观部分具有充分理想的表面特征；及 将至少一个附件焊接至着色成型部件的激光焊接工作站。
11. 如权利要求io所述的系统，其特征在于，所述金属着色成型部件被进一步界定为金属着色成型外部面板。
全文摘要
本发明提供着色成型面板及其成型方法，其中提供一种成型着色成型面板的方法，包括提供具有第一模具部件与第二模具部件的模具，其中第一模具部件与第二模具部件中的一个具有外观部分成型表面，第一模具部件与第二模具部件中的另一个具有与外观部分成型表面相对应的隐藏部分成型表面。所述隐藏部分成型表面形成面板的隐藏部分，且表面上没有任何突起与辅助结构件以利面板的外观部分具有理想的表面特征。将着色成型树脂注入模具内，冷却着色成型树脂以成型着色成型面板。将至少一个辅助结构件焊接至面板的隐藏部分。
文档编号B29C45/26GK101327650SQ20081012495
公开日2008年12月24日 申请日期2008年6月18日 优先权日2007年6月22日
发明者凯德齐·芬霍尔兹, 拉龙·布朗, 斯坦利·斯坦尼斯泽伍斯基 申请人:福特环球技术公司