According to one aspect of the present invention, a method is provided to mechanically fix a first object (1) to a second object (2). The first object includes a thermoplastic material in a solid state, the second object has a flat section, a perforation (20) and a edge along the perforation (21). The first object is relative to the object. The second object is positioned so that the edge is contacted with the thermoplastic material, and in which the mechanical vibration can be coupled into the component of the first object and the second object until the flow part of the thermoplastic material becomes fluidity and around the edge due to the friction heat generated between the edge and the thermoplastic material. The edge is embedded in the thermoplastic material at least partially along the flow. After the mechanical vibration stops, the thermoplastic material is re solidified, and at least part of the newly solidified thermoplastic material embedded in the edge anchors the first object into the second object.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将第二物体固定至第一物体
本专利技术涉及机械工程和制造领域,特别是机械制造例如汽车工程、飞行器制造、铁路工程、造船、机械制造、玩具制造、建筑工程等。特别涉及将第二物体机械地固定至第一物体的方法。
技术介绍
在汽车、航空和其它行业中,已经倾向于弃用仅为钢的结构而使用轻型材料,比如铝或镁金属片或聚合物、比如碳纤维增强聚合物或玻璃纤维增强聚合物或未增强的聚合物,例如聚酯、聚碳酸酯等来代替。新材料在将这些材料的元件结合至尤其是将平坦物体结合至另一物体引起了新的挑战。此方面的一个例子是将聚合物基材料的部件结合至金属部件,例如金属片。为了迎接这些挑战,汽车、航空以及其它工程已经开始大量采用粘合剂。粘合剂轻且坚固,但是具有的缺点为不可能长期控制稳定性,因为降解的粘合剂例如由于脆性粘接几乎不可能在没有完全释放粘合剂的情况下进行检测。同样粘合剂可导致加工费用的提高,这既是因为材料费用又是因为由于缓慢硬化过程而在加工过程中引起的延迟,尤其是如果将要彼此连接的表面具有一定的粗糙度并且由此无法使用快速硬化薄层粘合剂。另外,位于不具有相同的热膨胀系数的两个物体之间的平坦粘合剂会导致附加的稳定性问题,这是因为由于温度振荡,该粘合剂日常会承受大量的剪切力。在将元件彼此结合时的一个特殊挑战是公差补偿,例如如果元件采用非粘接结合的其它结合例如通过螺钉和螺母或通过销钉而彼此结合。在此结合中,精确限定紧固件与相应紧固位置的相对位置是所需的。此精确限定尤其难以达到,如果加工过程必需特别经济和/或如果待连接的部件在至少一个尺寸上相对大和/或对它们在加工过程中所经受的条件进行反应并且以不同的方式(例 ...
【技术保护点】
1.一种将第一物体机械固定至第二物体的方法,该方法包括以下步骤:‑提供包括处于固态的热塑性材料的所述第一物体;‑提供具有带边沿的大致平坦的片部的第二物体;‑将所述第一物体相对于所述第二物体定位以提供包括所述第一物体和第二物体的组件,在所述组件中所述边沿与所述热塑性材料接触;‑当所述边沿与所述热塑性材料接触时,将机械振动能耦合入所述组件直至所述热塑性材料的流动部分由于在所述边沿和所述热塑性材料之间产生的摩擦热而变得可流动并且绕所述边沿流动以至少部分地将所述边沿嵌入所述热塑性材料内;‑停止该机械振动并使所述热塑性材料重新固化,由此至少部分嵌入所述边沿的重新固化的热塑性材料将所述第一物体锚固入所述第二物体。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.30 CH 01421/15;2016.04.18 CH 00509/16;20161.一种将第一物体机械固定至第二物体的方法,该方法包括以下步骤:-提供包括处于固态的热塑性材料的所述第一物体;-提供具有带边沿的大致平坦的片部的第二物体;-将所述第一物体相对于所述第二物体定位以提供包括所述第一物体和第二物体的组件,在所述组件中所述边沿与所述热塑性材料接触;-当所述边沿与所述热塑性材料接触时,将机械振动能耦合入所述组件直至所述热塑性材料的流动部分由于在所述边沿和所述热塑性材料之间产生的摩擦热而变得可流动并且绕所述边沿流动以至少部分地将所述边沿嵌入所述热塑性材料内;-停止该机械振动并使所述热塑性材料重新固化,由此至少部分嵌入所述边沿的重新固化的热塑性材料将所述第一物体锚固入所述第二物体。2.根据权利要求1所述的方法,其中将机械振动能耦合入所述组件的步骤包括将至少一部分机械振动能耦合入所述第一物体。3.根据权利要求1或2所述的方法,其中在定位步骤中,自大体近侧使所述第一物体与所述第二物体接触,将能量耦合入所述组件的步骤包括将振动超声焊极压靠至所述第一物体的朝向近侧的耦合面,从而通过超声焊极同时将与所述第二物体有关的压力和机械振动耦合入所述第一物体。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在定位步骤中,自大体近侧使所述第一物体与所述第二物体接触,并且在该流动部分变得可流动之前,所述第二物体远侧的沿该边沿的空间是空的。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在提供步骤中,所述片部沿所述边沿具有突出远离片平面的部段。6.根据权利要求5所述的方法,其中所述部段朝向近侧方向突出远离所述片平面。7.根据权利要求5或6所述的方法,其中所述部段是所述片部的变形部段,该变形部段与该片部的在片平面内延伸的部段为一体件。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在提供所述第二物体的步骤中,所述第二物体包括穿孔,所述边沿沿所述穿孔延伸。9.根据权利要求8所述的方法,其中绕所述穿孔的片部具有突出远离所述片平面的变形部段,并且所述变形部段包括多个舌状物,所述边沿由该舌状物的端部边沿构成。10.根据权利要求8所述的方法,其中所述片部绕所述穿孔具有突出远离所述片平面的变形部段,并且所述变形部段绕所述穿孔的外围连续延伸。11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法,其中所述第一物体被构造成通过密封闭合所述穿孔而从所述第一物体的远侧密封所述第二物体的近侧。12.根据权利要求11所述的方法,其中所述第一物体是防水的。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述第二物体是金属片。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述第一物体除热塑性材料外还包括不可液化材料主体。15.根据权利要求14所述的方法,其中这样实施将机械振动能耦合入所述组件内的步骤,在使该流动部分重新固化的步骤期间,该主体延伸穿过由所述边沿限定的平面。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法,还包括以下步骤,提供最初与所述第一物体和第二物体两者分离的连接件并将所述连接件相对于所述第一物体和第二物体定位以使所述连接件成为组件的一部分,其中实施将所述机械振动能耦合入所述组件的步骤直至使所述连接件至少部分嵌入所述第一物体的热塑性材料,从而在重新固化后所述连接件相对于第一物体和第二物体锚固。17.根据权利要求16所述的方法,其中在将机械振动能耦合入所述组件的步骤中,当所述连接件被压靠至所述第一物体时,振动的超声焊极被压靠至所述连接件的耦合面直至所述第一物体的热塑性材料在所述连接件附近变得可流动,从而所述连接件被驱入所述第一物体。18.根据权利要求16或17所述的方法,其中这样实施将机械振动能耦合入所述组件的步骤,在使该流动部分重新固化的步骤期间,所述连接件延伸穿过由所述边沿所限定的平面。19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法,其中所述连接件由不可液化材料构成。20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法,其中所述主体或所述连接件具有用于将另外的物体紧固至其上的附接结构。21.根据权利要求20所述的方法,其中所述附接结构包括螺纹和/或卡扣结构和/或卡口联接结构。22.根据权利要求14至21中任一项所述的方法,其中所述主体或所述连接件具有在侧向表面部上带有至少一个保持部的表面,所述保持部与所述主体及热塑性材料配合以在嵌入的热塑性材料内稳定所述主体的相对位置。23.根据前述权利要求中任一项所述的方法,还包括提供另外的物体的步骤,所述另外的物体包括与所述第一物体的连接结构相配合的连接部分以在所述第一物体和所述另外的物体之间形成可逆的紧固连接。24.根据权利要求23所述的方法,其中所述另外的物体具有多个连接部分,其中所述提供步骤包括提供相应数量的所述第一物体和相应数量的固定部位,每个固定部位具有至少一个穿孔,并且其中对所有的第一物体实施将机械振动能耦合入所述组件的步骤。25.根据权利要求24所述的方法,其中在将机械振动能耦合入所述组件的步骤中,所述第一物体被紧固至所述另外的物体。26.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述流动部分具有250℃以下的液化温度。27.根据前述权利要求中任一项所述的方法,还包括以下步骤,提供带有贯通开口的第三物体,并将所述第三物体相对于所述第二物体布置,其中将所述第一物体相对于所述第二物体定位的步骤包括使所述第一物体的轴部通过第三物体贯通开口直至所述边沿与所述热塑性材料接触。28.根据权利要求27所述的方法,其中所述第二物体具有穿孔,所述边沿沿所述穿孔延伸,其中所述轴部的直径大于所述穿孔的直径。29.根据权利要求27或28所述的方法,其中所述轴部的直径等于或小于所述第三物体开口的横截面。30.根据权利要求27至29中任一项所述的方法,其中所述第一物体包括近侧头部。31.根据权利要求30所述的方法,其中将能量耦合入组件的步骤包括将振动的超声焊极压靠至所述第一物体的朝向近侧的耦合面,由此通过超声焊极同时将与所述第二物体有关的压力和机械振动耦合入所述第一物体,并且实施耦合能量和按压的步骤,直至该头部的朝向远侧的面在所述第三物体开口的口部附近抵接所述第三物体的近端面。32.根据权利要求27至31中任一项所述的方法,其中所述热塑性材料具有低于180℃但高于室温的玻璃转化温度并且具有高于200℃的液化温度。33.根据权利要求27至32中任一项所述的方法,其中所述第一物体具有不可液化材料主体。34.根据权利要求33所述的方法,其中所述第二物体具有穿孔,所述边沿沿所述穿孔延伸,其中所述主体具有属于轴的主体轴部,其中所述主体轴部在使材料重新固化后从所述第三物体开口的近侧伸出所述第三物体开口和所述穿孔。35.根据权利要求33或34所述的方法,其中所述主体形成所述第一物体的头部。36.根据权利要求27至35中任一项所述的方法,其中围绕所述穿孔的所述片部被变形以朝向远侧突出远离片平面。37.根据前述权利要求中任一项所述的方法,还包括提供第三物体的步骤,所述第三物体包括具有第三物体边沿的大致平坦的片部,其中定位步骤包括将所述第三物体相对于所述第一物体和第二物体定位,由此所述组件除所述第一物体和第二物体外还包括所述第三物体,并且将机械振动能耦合入组件的步骤包括将机械振动能耦合入所述组件,直至所述热塑性材料的流动部分变得可流动并绕所述边沿流动以至少部分地将该边沿嵌入所述热塑性材料内以及绕所述第三物体流动以将所述第三物体边沿嵌入所述热塑性材料内。38.根据权利要求37所述的方法,其中所述第二物体具有穿孔,所述第三物体具有第三物体穿孔,并且该定位步骤包括使所述穿孔和所述第三物体穿孔彼此对齐。39.根据权利要求37或38所述的方法,其中所述第二物体和第三物体均包括金属片。40.根据权利要求37至39中任一项所述的方法,其中所述边沿和所述第三物体边沿两者都形成不同于简单直线而是包括至少一个弯或角的形状。41.根据权利要求37至40中任一项所述的方法,其中在定位步骤中,所述第二物体和第三物体自相对两侧与所述第一物体接触。42.根据权利要求41所述的方法,其中在定位步骤中,所述第二物体被布置成使所述边沿与所述第一物体的大致朝向远侧的表面接触,所述第三物体边沿与所述第一物体的大致朝向近侧的表面接触,由此在停止步骤后,所述第二物体和第三物体被锚固在所述第一物体的相对两侧。43.根据权利要求41或42所述的方法,其中在将所述机械振动能耦合入所述组件的步骤中,机械振动通过作用于所述第三物体或所述第二物体的振动工具被耦合入所述组件,所述第二物体/第三物体中的另一个和/或所述第一物体抵靠至非振动支撑件。44.根据权利要求41或42所述的方法,其中在将机械振动能耦合入组件的步骤中,机械振动被耦合入所述第三物体和所述第二物体两者内。45.根据权利要求41至44中任一项所述的方法,其中在将机械振动能耦合入所述组件的步骤中,机械振动通过作用于所述第一物体的振动工具被耦合入所述第一物体。46.根据权利要求37至40中任一项所述的方法,其中在定位步骤中,使所述第二物体和第三物体从相同侧与所述第一物体接触。47.根据权利要求46所述的方法,其中在将所述机械振动能耦合入所述组件的步骤中,机械振动通过作用于所述第一物体的振动工具被耦合入所述第一物体。48.根据权利要求46或47所述的方法,其中在将机械振动能耦合入组件的步骤中,机械振动分别通过作用于所述第二物体和/或第三物体的振动工具被分别耦合入所述第二物体和/或第三物体。49.根据前述权利要求中任一项所述的方法,所述第一物体和用以将振动耦合入所述组件内的振动工具彼此适配,从而除位于所述工具和第二物体或第三物体间的接触面外,在所述工具和所述第一物体间还存在接触面,其中在将机械振动能耦合入组件的步骤中,使所述第一物体的热塑性材料变得在与所述工具的界面处可流动并相对于所述工具流动。50.根据权利要求49所述的方法,其中所述第一物体包括从对应面突出的至少一个突起,所述第二物体的或所述第三物体的边沿被分别压靠在所述对应面上。51.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述第一物体包括限定出功能区和包括所述热塑性材料的至少一个附接区的主体。52.根据权利要求51所述的方法,其中所述第一物体包括多个附接区和/或一个附接区,所述多个附接区和/或一个附接区沿第一物体外围的至少一部分围绕所述第一物体延伸。53.根据权利要求51或52所述的方法,其中所述热塑性材料通过形状配合连接被固定至所述主体。54.根据权利要求51至53中任一项所述的方法,其中所述第一物体是通过双组分注塑成型而制成。55.根据权利要求51至54中任一项所述的方法,其中所述主体包括紧固结构。56.根据前述权利要求中任一项所述的方法,还包括相对于所述第一物体和第二物体定位一可弹性变形的密封元件,其中在按压并将机械振动能耦合入所述组件的步骤中,所述密封元件被压缩。57.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在将机械振动能耦合入所述组件的步骤中,所述第一物体被如此压靠至所述边沿,从而在该流动部分液化时所述边沿被压入所述第一物体的热塑性材料。58.根据权利要求57所述的方法,其中在停止机械振动后,维持按压力直至所述流动部分至少在一定程度上重新固化。59.根据前述权利要求中任一项所述的方法,还包括以下步骤:·提供锚固部件和调节部件,其中至少该锚固部件属于所述第一物体;·调节该调节部件相对于该锚固部件的z-位置;和·在该调节部件位于调节后位置时相对于该锚固部件固定该调节部件。60.根据权利要求59所述的方法,其中z-方向是垂直于由所述第二物体在所述边沿附近限定的平面的方向。61.根据权利要求59或60所述的方法,其中所述z-轴线被限定为在施加机械振动以使该边沿嵌入的步骤中按压力沿其作用的轴线。62.根据权利要求59至61中任一项所述的方法,其中固定步骤实现了所述调节部件相对于所述锚固部件的不可拆卸固定。63.根据权利要求62所述的方法,其中固定步骤和/或调节步骤包括将机械振动作用于所述锚固部件和调节部件的组件,以使所述锚固部件处或所述调节部件处或两者处的热塑性材料变得可流动,并且在重新固化后将所述调节部件和所述锚固部件彼此固定。64.根据权利要求63所述的方法,其中在重新固化后,所述调节部件和所述锚固部件被熔合在一起。65.根据权利要求63或64所述的方法,其中所述部件中的一个包含热塑性材料,另一个包含能被该热塑性材料渗入的结构,由此在重新固化后所述部件之间形成形状配合连接。66.根据权利要求62至65中任一项所述的方法,其中将调节步骤和固定步骤合并在单个步骤工序中。67.根据权利要求66所述的方法,其中所述调节步骤和固定步骤利用将所述调节部件和锚固部件彼此压靠的振动的超声焊极来实施,并且在其中至少一个部件已经变得可流动后,将部件相对于彼此移动直至达到期望的z-位置,由此在可流动的材料重新固化之后,重新固化的可流动的材料固定所述调节部件和锚固部件的相对位置。68.根据权利要求62至67中任一项所述方法,其中所述调节部件是由不可液化材料制成的连接件。69.根据权利要求62至67中任一项所述的方法,其中所述调节部件和锚固部件都包括热塑性材料,并且所述调节部件和锚固部件彼此熔接。70.根据权利要求62至69中任一项所述的方法,其中所述锚固部件是所述第一物体。71.根据权利要求62至67中任一项所述的方法,其中所述锚固部件和调节部件是一体件,具有可由在它们之间的能量输入激活的瘪缩区或伸长区。72.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述第一物体包括带有所述热塑性材料的接触侧,其中在定位步骤中,在所述组件内,所述边沿与所述接触侧接触,并且所述接触侧通过包括突起和/凹口被结构化。73.根据权利要求72所述的方法,其中所述接触侧包括图案或脊和槽。74.根据权利要求73所述的方法,其中所述脊和槽自中心径向延伸,并且所述定位步骤包括将所述中心与所述第二物体的穿孔对齐。75.根据权利要求72至74中任一项所述的方法,其中所述凹口的容积近似对应于所述突起的体积。76.根据权利要求72至75中任一项所述的方法,其中所述第二物体的片部具有朝向接触侧突出远离所述片平面并包括所述边沿的突出部段,并且所述凹口的深度小于所述突出部段的高度。77.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在提供所述第二物体的步骤中,所述第二物体包括主穿孔和多个外围穿孔,该边沿沿所述主穿孔延伸,所述外围穿孔沿所述主穿孔的外围分布。78.根据权利要求77所述的方法,其中所述外围穿孔小于所述主穿孔。79.根据权利要求77或78所述的方法,其中所述主穿孔近似为圆形。80.根据权利要求77至79中任一项所述的方法,其中所述第二物体的片部绕所述主穿孔具有朝向接触侧突出远离片平面的突出部段,并且所述外围穿孔至少部分布置在所述突出部段内。81.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述第二物体包括穿孔,所述边沿沿所述穿孔延伸,其中所述片部绕所述穿孔具有突出远离所述片平面的突出部段,其中所述变形部段是非对称的,并且所述变形部段延伸超过180°。82.根据前述权利...
【专利技术属性】
技术研发人员:J·迈耶,J·奎斯特,P·伯恩哈德,L·托里尔尼,M·外斯,A·兰奇,M·西格瑞斯特,H·梅茨,S·梅尔扎克,
申请(专利权)人:伍德韦尔丁公司,
类型:发明
国别省市:瑞士,CH
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