用於製造由複合材料製成的產品的方法、模具、設備和成套工具，以及採用該方法和/或採...的製作方法

2023-12-03 16:15:46 2

專利名稱：用於製造由複合材料製成的產品的方法、模具、設備和成套工具，以及採用該方法和/或採 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於製造由複合材料製成的產品的方法。本發明還涉及可以使用用於進行所述方法的模具、多個設備和成套工具，以及採用該方法和/或採用這些裝置製造的
女口
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背景技術：
由複合材料製成的已知產品整合螺紋插入件用於緊固組件和/或結構。這些插入件可以以未加工的狀態插入纖維層之間，並在樹脂固化後用製造孔洞和螺紋的數控機處理。該工作所需要的精確度是極為重要的，因為在最終產物中必須確保螺紋孔的精確位置。然而，進行該工作是昂貴的、耗時長的和困難的。為了克服此問題，W02006/063185披露了插入件，其已經是螺紋的並滑到牢固地固定至模具的光滑銷軸上，在這之後纖維片或粉設置並固化在模具上，以便整合螺紋插入件。然而，這種已知的方法不確保在最終產物中的精確設置，且另外僅僅具有設置在完全平行於產品從模具的提取軸的軸上的孔的插入件可以整合，否則該提取將是不可能的。W02006/063185的插入件的一端包括與螺紋孔同軸的非螺紋的圓柱形腔體，而相對端包括周邊外脊，用於當螺釘通過設置有圓柱形腔體的端部擰入插入件的螺紋孔時防止插入件插入最終產品。然而，例如，如果在螺釘擰入過程中施加過度的壓力，只有插入件的外表面和最終產品之間的接觸防止插入件在相反的方向上脫落。FR2664529披露了另一種具有周邊脊的螺紋的插入件，該插入件滑到光滑銷軸上，銷軸設置有擰入模具的螺紋孔的螺紋端，而該銷軸的另一端設置有用於保持插入件在銷軸上的墊圈。這種已知的銷軸在方法結束時可以從模具上擰下，然而，它具有W02006/063185的上述不便，特別是插入件相對模具的不精確的軸向和/或徑向設置。如果所述的已知的插入件採用在方法中，其中纖維分組並設置在模具上的疊層中，因此不是在如W02006/063185中的片材或粉末中或在如FR2664529中的滾筒中，所述技術問題將是特別重要的。

發明內容
因此，提供一種不具有所述缺點的方法，這是本發明的一個目的。所述目的用方法、模具、多個設備和成套工具實現，其主要特徵分別披露在權利要求19、18、1、7、9、11和12中，而其它特徵披露在其餘權利要求中。由於以可移除方式插入在模具中的特別地部分螺紋的銷軸，根據本發明的方法不僅允許將已經螺紋的插入件設置在模具上極其精確的位置上，因為銷軸插入模具上可以用數控機容易製造的孔中，而且還允許沿不平行提取軸的軸導向這些插入件，因為在產品從模具提取之前，銷軸可以很容易地移除。銷軸可以進一步容易地重新插入到模具中，用於製造新的廣品。根據本發明的方法還允許在插入件和模具之間設置一些纖維層，而不喪失插入件的精確位置，以獲得插入件和最終產品之間的更好的結合。插入件設置有允許與纖維層精確連接的特別地周邊脊和/或設置有用於用特別地互補的塞子密閉螺紋孔的圓柱形腔體，從而最終產品可以反過來使用作為用於其它產品的模具，在這種情況下，帶有銷軸的模具稱為主設備。插入件可以進一步設置有特別地襯套，其插入螺紋孔，且一旦通過使用磨損後進行替換，以便保護插入件的螺紋，並延長設置有這些插入件的產品的壽命。為了這個目的，通過特別地可移除的限位裝置，襯套優選保持在插入件中。設置有相反的螺紋的特別地提取器允許銷軸以簡單和快速的方式進行機械連接和隨後移除，因為只需要提取器在同一隻手中的旋轉。通過適應其它方法包括已知方法先前採用的模具或主設備，一套成套工具，包括一個或多個銷軸、插入件和/或塞子、以及優選地提取器，用於製造由複合材料製成的產品是特別有用的。


從下面的其具體實施例的詳細的和非限制性的描述並參考附圖，根據本發明的方法、模具、設備和成套工具的進一步的優點和特徵對於本領域技術人員將變得清楚，其中圖1顯示插入件的縱剖面。圖2顯示圖1的插入件的立體圖。圖3顯示銷軸的縱剖面；圖4顯示圖3的銷軸的立體圖。；圖5顯示提取器的縱剖面。圖6顯示圖5的提取器的立體圖。圖7顯示塞子的縱剖面。圖8顯示圖7的塞子的立體圖。以及圖9至圖15顯示在方法的操作步驟中成套工具、模具和產品的縱剖面。
具體實施例方式參見圖1和圖2，可以看出，用於複合材料的插入件I以已知的方式包括設置有內螺紋3的通孔2，其中通孔2的直徑大於或至少等於，特別是等於內螺紋3的第一直徑dl。插入件I具有基本圓柱形狀，其中它的外壁具有第二直徑d2和至少一個周邊脊4、5、6。插入件I的外壁優選特別地採用噴砂方法處理，用於去除汙染物，如果有的話，然後清洗。第一周邊脊4具有多邊形的特別是六邊形的外輪廓並設置在插入件I的第一端部Ia周圍，特別是當插入件I插入由複合材料製成的產品中時從外側可接觸的端部周圍。第二周邊脊5設置在插入件I的與第一端部Ia相對的第二端部Ib周圍並具有圓柱形外輪廓，其具有小於第一周邊脊4的直徑，即第二周邊脊5的外輪廓包含在第一周邊脊4的外輪廓中，如清楚顯示在圖1和圖2中。第三周邊脊6與第二周邊脊5基本相同，並設置在插入件I的兩個端部la、lb之間，即在第一周邊脊4和第二周邊脊5之間。通孔2的一端形成圓柱形的非螺紋的腔體7，其與通孔2同軸並具有大於或等於通孔2的內螺紋3的第一直徑dl且小於插入件I的第二直徑d2的第三直徑d3。圓柱形的腔體7反過來形成插入件I的第二端部Ib,即與第一周邊脊4相對的端部。參見圖3和圖4，可以看出，根據本發明的銷軸8包括鈍的，特別是圓形的尖端9和具有插入件I的內螺紋3的基本相同的直徑dl。外螺紋10隻覆蓋銷軸8的一部分，而其它部分8a是沒有螺紋的，並具有小於內螺紋10的直徑dl的第四直徑d4。銷軸8的與非螺紋的部分8a相對的端部設置有用於銷軸8繞其縱軸旋轉的第一連接件11。在本具體實施例中，第一連接件11優選地是設置有具有第五直徑d5並與外螺紋10反向形成的內螺紋12的同軸孔，但是在其它具體實施例中，第一連接件11可以包括例如具有方形、八角形或十字形截面的稜柱形同軸座或頭部。參見圖5和圖6，可以看出，根據本發明的提取器13包括螺紋杆，一端設置有與銷軸8的第一連接件11互補的第二連接件14，特別是具有相同方向和基本上等於銷軸8的內螺紋12的第五直徑d5的直徑的外螺紋。提取器13的另一端包括旋轉裝置15，例如用於允許提取器13繞其縱軸手動旋轉的圓柱形滾花頭。旋轉裝置15還可以是機械的和/或電力的，例如，包括用於與鑽頭或電動螺絲刀的互補點連接的成形頭。參見圖7和圖8，可以看出，根據本發明的塞子17包括具有基本上等於插入件I的圓柱形腔體7的第三直徑d3的直徑的圓柱體。至少一個環形墊圈18設置於形成在圓柱體的外壁中的周邊槽中，圓柱體連接至同軸的螺紋杆19，具有基本上等於插入件I的內螺紋3的第一直徑dl的直徑，即小於或等於圓柱體的直徑d3的直徑，以便塞子17可以擰入插入件I中，圓柱體設置在插入件I的圓柱形腔體7中。塞子17還包括在與螺紋杆19相對的端部的頭部20，頭部20具有成形部分21，例如多邊形特別是六邊形輪廓的稜柱形座，以便螺紋杆19可以通過例如採用工具操作成形部分21進行旋轉，直到頭部20接觸抵靠插入件I的第二端部lb。成形部分21也可以包括如提取器13的旋轉裝置15的圓柱形滾花頭。參見圖9，可以看出，在根據本發明的方法的第一操作步驟中，銷軸8用分離物質覆蓋並插入在模具23上形成的孔22中。孔22具有銷軸8的非螺紋部分8a的基本相同的直徑d4，從而銷軸8的外螺紋10從模具23突出。參見圖10，可以看出，在第二操作步驟中，一層或多層第一纖維層24，特別是碳纖維層，設置到模具23上。第一層24設置有至少一個具有基本上等於銷軸8的外螺紋10的直徑dl的直徑的孔，以便後者可以設置在該孔中。參見圖11，可以看出，在第三操作步驟中，插入件I擰到銷軸8的外螺紋10上，直到第一周邊脊4不接觸第一層24。在一個可選擇的具體實施例中，插入件I擰到銷軸8上而不設置第一層24在模具23上，以便插入件I接觸模具23.。插入件I可以通過連接第一周邊脊4的多邊形表面的工具進行旋轉。參見圖12，可以看出，在第四操作步驟中，一層或多層第二纖維層25，特別是碳纖維層，相互疊加設置在第一層24上，或者，如果後者不存在，直接設置在模具23上。第二層25設置有至少一個具有基本上等於插入件I的第二直徑d2的直徑的開口，以便後者設置在該開口中。一些第二層25可以設置更大的開口用於適應第一周邊脊4的外輪廓。第二層25相互疊加設置直到它們到達第三周邊脊6。在它們沉積期間，稍微用力擠壓層24、25在插入件I上，用於克服周邊脊4，5和/或6。參見圖13，可以看出，在第五操作步驟中，模具23閉合時，層24和25用樹脂浸潰，然後樹脂固化，從而形成由複合材料製成的產品26，其中整合插入件I和層24、25，之後，打開模具23。然後通過旋轉提取器13，銷軸8從插入件I中擰出並從模具23的孔22中移除。在這個移除過程中，提取器13的第二連接件14機械連接銷軸8的第一連接件11。銷軸8優選也從插入件I移除。層24、25可以是幹的，即具有低於10%的樹脂含量，或用樹脂預浸潰，在這種情況下，沒有樹脂注入到模具23中用於製造產品26。參見圖14，可以看到，在從模具23提取產品26之前，插入件I可以通過採用工具28將塞子17擰入與形成在部件26中的對應插入件I的通孔2的孔27相對的第二端部Ib中密閉。參見圖15，可以看出，襯套29擰入插入件I的通孔2中。為了這個目的，襯套29設置有具有基本上等於插入件I的內螺紋3的第一直徑dl的直徑的外螺紋。襯套29包括設置有具有小於第一直徑dl的第六直徑d6的內螺紋的通孔30。通孔30的一端設置有多邊形特別是六邊形座31，用於便於襯套29擰入插入件I中。可移除的限位裝置設置在通孔2中，用於保持襯套29在插入件I中。特別地，所述的可移除的限位裝置包括防止襯套29通過插入件I的第二端部Ib穿出的塞子17，以及用於防止襯套29通過插入件I的第一端部Ia出來的以可移除方式卡接在可以在通孔2中形成的環形座中的保持環32。襯套29還可以在擰入塞子17之前擰入插入件I的通孔2中，在這種情況下，襯套29也可以通過插入件I的第二端部Ib插入。可以由本領域技術人員對在這裡上面披露並圖示的具體實施例進行可能的修改和/或補充，而保留在下面的權利要求的範圍內。
權利要求
1.用於由複合材料製成的產品(26)的插入件(1)，其包括設置有內螺紋(3)的通孔(2)，其中，通孔(2)的直徑大於或至少等於內螺紋(3)的直徑(dl)，其中通孔(2)的一端形成非螺紋的圓柱形腔體(7)，其與通孔(2)同軸並具有大於或等於通孔(2)的內螺紋(3)的直徑(dl)的直徑(d3 )，其中圓柱形腔體(7 )反過來形成插入件(I)的一端(Ib )，插入件(I)的外壁具有至少一個第一周邊脊(4)，其特徵在於至少一個另外的周邊脊(5，6)設置在插入件(I)的兩個端部(la，Ib)之間和/或插入件(I)的帶有圓柱形腔體(7)的端部(Ib)周圍。
2.根據前述權利要求所述的插入件，其特徵在於，第一周邊脊(4)設置在插入件(I)的與帶有圓柱形腔體(7)的端部(Ib)相對的端部(Ia)周圍。
3.根據前述權利要求任一所述的插入件，其特徵在於，所述的另外的周邊脊(5)具有小於第一周邊脊(4)的直徑。
4.根據前述權利要求任一所述的插入件，其特徵在於，可移除的限位裝置(17，32)設置在通孔(2)中。
5.根據前述權利要求所述的插入件，其特徵在於，所述的可移除的限位裝置(17，32)包括插入形成在通孔(2)中的環形座中的保持環(32)。
6.根據前述權利要求任一所述的插入件，其特徵在於，包括外螺紋和設置有內螺紋的通孔(30)的襯套(29)擰入插入件(I)的通孔(2)的內螺紋(3)中。
7.銷軸(8)，包括適於插入模具(23)的孔(22)中的非螺紋部分(8a)，其特徵在於，還包括具有外螺紋(10)的一個部分，銷軸(8)的與非螺紋部分(8a)相對的端部設置有用於銷軸(8)繞其縱軸旋轉的連接件(11)，其中非螺紋部分(8a)的直徑(d4)小於外螺紋(10)的直徑(dl)。
8.根據前述權利要求所述的銷軸，其特徵在於，連接件(11)是設置有與外螺紋(10)反向形成的內螺紋(12)的同軸孔。
9.用於根據權利要求7或8所述的銷軸(8)的提取器(13)，其特徵在於它包括杆，一端設置有與銷軸(8)的連接件(11)互補的連接件(14)，另一端包括用於提取器(13)繞其縱軸旋轉的旋轉裝置(15)。
10.根據前述權利要求所述的提取器，其特徵在於，它的連接件(14)包括具有相同方向和基本上等於銷軸(8)的內螺紋(12)的直徑(d5)的直徑的外螺紋。
11.用於使用於複合材料的插入件(I)的塞子(17)，其特徵在於，包括圓柱體，圓柱體具有設置在形成在圓柱體的外壁中的周邊槽中的至少一個環形墊圈(18)，並具有連接至具有小於或等於圓柱體的直徑(d3)的直徑(dl)的同軸的螺紋杆(19)的一端，而另一端包括設置有用於旋轉螺紋杆(19)的成形部分(21)的頭部(20)。
12.用於複合材料的成套工具，其特徵在於，包括至少一個包含設置有內螺紋(3)的通孔(2)的插入件(I)和至少一個根據權利要求7或8所述的銷軸(8)，其中，所述銷軸(8)可以擰入插入件(I)的內螺紋(3)。
13.根據前述權利要求所述的成套工具，其特徵在於，插入件(I)是根據權利要求1-6任一所述的插入件。
14.根據權利要求12或13所述的成套工具，其特徵在於，還包括根據權利要求9或10所述的提取器(13)。
15.根據權利要求12-14任一所述的成套工具，其特徵在於，還包括根據權利要求11所述的塞子(17)，其中塞子(17)可以擰入插入件(I)的內螺紋(3)。
16.由複合材料製成的產品(26)，其特徵在於，整合至少一個根據權利要求1-6任一所述的插入件(I)。
17.根據前述權利要求所述的產品，其特徵在於，插入件(I)由根據權利要求11所述的塞子(17)密閉。
18.用於複合材料的模具(23)，其特徵在於，包括至少一個根據權利要求7或8所述的 銷軸(8)，所述銷軸(8)以可移除方式部分插入形成在模具(23)中的孔(22)中。
19.用於製造由複合材料製成的產品(26)的方法，其特徵在於，它包括以下操作步驟 將設置有螺紋孔(2 )的插入件(I)擰在以可移除方式部分插入模具(23 )中的至少一個銷軸(8)的外螺紋(10)上； 將設置有至少一個其中設置有插入件(I)的開口的一層或多層纖維層(25)設置在模具(23)上； 用設置在模具(23)上的層(25)固化樹脂，以便獲得由整合插入件(I)和層(25)的複合材料製成的產品(26)； 旋轉插入件(I)中的銷軸(8 )用於從模具(23 )移除銷軸(8 )。
20.根據前述權利要求所述的方法，其特徵在於，銷軸(8)在其旋轉期間也從插入件(I)移除。
21.根據權利要求19或20所述的方法，其特徵在於，在將插入件(I)擰在銷軸(8)之前，設置有至少一個其中設置銷軸(8)的孔的一層或多層纖維層(24)設置在模具(23)上。
22.根據權利要求19-21任一所述的方法，其特徵在於，插入件(I)是根據權利要求1-6任一所述的插入件，和/或銷軸(8)是根據權利要求7或8所述的銷軸。
23.根據權利要求20-22任一所述的方法，其特徵在於，在銷軸(8)從插入件(I)移除後，插入件(I)由塞子(17)密閉。
24.根據前述權利要求所述的方法，其特徵在於，塞子(17)是根據權利要求11所述的塞子。
25.根據權利要求20-24任一所述的方法，其特徵在於，在銷軸(8)從插入件(I)移除後，包括外螺紋和設置有內螺紋的通孔(30)的襯套(29)擰入插入件(I)的螺紋孔(2)中。
26.根據前述權利要求所述的方法，其特徵在於，可移除的限位裝置(17，32)設置在通孔(2)中用於保持襯套(29)在插入件(I)中。
27.根據前述權利要求所述的方法，其特徵在於，所述的可移除的限位裝置(17，32)包括插入形成在通孔(2)中的環形座中的保持環(32)。
全文摘要
用於製造由複合材料製成的產品(26)的方法，其特徵在於，它包括以下操作步驟將設置有螺紋孔(2)的插入件(1)擰在以可移除方式部分插入模具(23)中的至少一個銷軸(8)的外螺紋(10)上；將設置有至少一個其中設置有插入件(1)的開口的一層或多層纖維層(25)設置在模具(23)上；用設置在模具(23)上的層(25)固化樹脂，以便獲得由整合插入件(1)和層(25)的複合材料製成的產品(26)；旋轉插入件(1)中的銷軸(8)用於從模具(23)移除銷軸(8)。
文檔編號B29C43/18GK103003059SQ201180032052
公開日2013年3月27日 申請日期2011年7月1日 優先權日2010年7月2日
發明者尼科洛·帕西尼 申請人:蘭博基尼汽車公開有限公司