用于在复合材料中形成内螺纹的系统和方法技术方案

用于在复合材料部件中限定内螺纹孔的系统包括一个或多个螺纹成形工具和定位夹具，每一个螺纹成形工具限定螺纹成形部分，定位夹具被构造成将一个或多个螺纹成形工具保持为限定要在复合材料部件中设置的内螺纹孔的图案的预定构造。螺纹成形部分包括多个螺纹成形表面，每一个螺纹成形表面限定螺距、齿顶圆角半径和齿根圆角半径，并且限定具有限定多个全齿顶半径和多个全齿根半径的内螺旋螺纹的内螺纹孔。设置用于邻接定位夹具的部件成形夹具，由此一个或多个螺纹成形工具被保持在成形夹具的内部中。描述了用于使用所描述的系统来形成具有内螺纹孔的复合材料部件的方法。

System and method for forming internal threads in composite material

Used in composite parts in the system of limited internal thread hole includes one or more thread forming tool and fixture, each thread forming tool defines a thread forming part, the positioning fixture is configured to one or more thread forming tool to maintain a predetermined structure is limited to internal thread hole is arranged on the composite parts the pattern of. The thread forming portion includes a plurality of thread forming surface, each thread forming a surface defining pitch, tip radius and fillet radius, and defined with an internal thread hole defining a plurality of the tip radius and a plurality of tooth root radius of the inner screw thread. A part forming jig for abutting a positioning fixture is provided whereby one or more thread forming tools are held in the interior of the forming jig. A method for forming a composite member with an internal threaded hole using the described system is described.

【技术实现步骤摘要】
用于在复合材料中形成内螺纹的系统和方法
本公开总体上涉及由复合材料制成的机动车辆部件。更具体地，本公开涉及一种用于在由这样的复合材料形成的部件中设置内螺纹孔以允许将部件彼此固定或固定到其他相邻部件的系统和方法。
技术介绍
提供复合车辆部件是已知的，其中部件的一部分是由金属制成的并且部件的另一部分是由非金属材料制成的。作为非限制性示例，凸轮托架(camcarrier)可以由用于附接到金属车辆气缸盖(例如由铝或其他加工或铸造金属制成)的非金属材料制成。这样的复合材料的示例包括由例如热塑性塑料和热塑性树脂、纤维增强热塑性塑料和热塑性树脂、碳纤维增强材料、凯夫拉尔(Kevlar)增强材料、其它合成纤维增强材料以及诸如此类的材料制成的部件，该部件旨在被附接到由复合或非复合材料(例如铝或其它金属或合金)制成的其它配合部件。在由复合(或非复合)材料制造车辆部件期间，通常需要设置内螺纹孔以允许将这样的部件固定到其它配合部件。作为示例，制造热塑性树脂的凸轮托架并且包括多个内螺纹孔以允许将复合材料凸轮托架固定到由复合材料或其它材料制成的另一车辆部件是已知的。在车辆制造期间，凸轮托架与金属气缸盖对齐并且被固定到金属气缸盖，并且凸轮轴通过多个轴承被固定到凸轮托架。通常，这样的内螺纹孔在铸造、成型或以其它方式成形的复合材料中通过使用同时在其中形成所需内螺纹的钻头切割适当尺寸的孔来设置。这样的复合材料对于通过多种成型和铸造工艺来制造车辆部件是适当地耐用的，并且提供更轻的重量的附加优点，更轻的重量进而实现更轻重量的车辆、改进燃料效率等优点。进而，因为复合材料可以通过更方便且更通用的铸造或成型方法形成部件而不是仅通过将金属加工成所需形状而形成部件，所以制造更快且成本更低的更复杂的部件设计是可能的。然而，复合材料可能比常规金属材料更不耐用，特别是当形成较薄元件(例如薄侧壁、螺纹以及诸如此类)时。由于与传统金属和合金相比复合材料的耐久性较差，所以制造商提供补充措施来解决与将复合部件彼此紧固或与相邻的潜在非复合部件紧固相关的挑战，也就是说，提供所需的夹紧力(clampload)同时降低复合材料螺纹(例如在复合材料中限定的孔)断裂的可能性。这样的措施包括使用粘合剂和/或具有和不具有挤压限制器的金属插入件，以在彼此紧固的相邻部件之间提供所需的夹紧力并且增强复合材料螺纹可能的夹紧力。虽然对于它们的预期目的是有效的，但是这样的措施增加了成本和制造过程的复杂性。为了解决前述以及其它问题，本公开描述了用于在车辆和其他部件中设置内螺纹孔的系统和方法。有利的是，所描述的系统和方法提供具有在部件的预定部分中限定的螺纹孔的复合材料部件，以允许容易地将复合部件与邻接的车辆部件对齐并将复合部件固定到邻接的车辆部件。
技术实现思路
根据本文所描述的目的和益处，在一个方面，描述了一种用于在成形部件中限定内螺纹孔的系统，该系统包含一个或多个螺纹成形工具，每一个螺纹成形工具限定螺纹成形部分。该系统进一步包括定位夹具，该定位夹具被构造成将一个或多个螺纹成形工具保持为限定要在成形部件中设置的内螺纹孔的图案的预定构造。在实施例中，一个或多个螺纹成形工具各自进一步限定定位夹具跨接柄和移除工具接合头。设置用于邻接定位夹具的部件成形夹具，由此一个或多个螺纹成形工具保持在成形夹具的内部中。在实施例中，螺纹成形部分包含多个螺纹成形表面，每一个螺纹成形表面限定螺距(pitch)、齿顶圆角半径和齿根圆角半径。因此，在使用中，螺纹成形工具的螺纹成形表面各自限定具有限定多个全齿顶半径和多个全齿根半径的内螺旋螺纹的孔。在另一方面，提供了一种用于在成形部件中限定螺纹孔的方法，该方法包含提供一个或多个螺纹成形工具，每一个螺纹成形工具限定如上所述的螺纹成形部分，并且通过定位夹具将一个或多个螺纹成形工具保持为限定要限定的内螺纹孔的所需图案的预定构造。接下来，定位夹具被设置成邻近被构造成限定成形部件的成形夹具，由此一个或多个螺纹成形工具被保持在成形夹具的内部中。将部件成形材料分配到成形夹具中以围绕一个或多个螺纹成形工具限定部件。该材料可以是复合材料。然后移除定位夹具以露出具有由其保持的一个或多个螺纹成形工具的部件。根据本专利技术的一个实施例，本专利技术的方法进一步包括移除保持的一个或多个螺纹成形工具。一旦移除保持的一个或多个螺纹成形工具，就露出具有内螺纹孔的部件。根据本专利技术的一个实施例，本专利技术的方法包括提供螺纹成形工具，每一个螺纹成形工具限定螺纹成形部分，该螺纹成形部分包含多个螺纹成形表面，每一个螺纹成形表面限定螺距、齿顶圆角半径和齿根圆角半径。根据本专利技术的一个实施例，本专利技术的方法可选地包括将部件加工成最终所需的外部构造。根据本专利技术的一个实施例，成形部件通过铸造或成型工艺来提供。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于在复合材料中限定内螺纹孔的螺纹成形工具，该螺纹成形工具包含螺纹成形部分，该螺纹成形部分包含多个螺纹成形表面，每一个螺纹成形表面限定螺距、齿顶圆角半径和齿根圆角半径。根据本专利技术的一个实施例，本专利技术的螺纹成形工具进一步包括定位夹具跨接柄。根据本专利技术的一个实施例，本专利技术的螺纹成形工具进一步包括移除工具接合头。在下面的描述中，示出和描述了所公开的用于在车辆和其他部件中设置内螺纹孔的系统和方法的实施例。如应当认识到的是，该系统和方法能够具有其他不同的实施例，并且其若干细节能够在各种显而易见的方面进行修改，而不脱离在以下权利要求中所阐述和描述的装置和方法。因此，附图和说明书应当被认为本质上是说明性的而不是限制性的。附图说明并入本文并形成说明书的一部分的附图示出了所公开的系统和方法的若干方面，并且与说明书一起用于说明其某些原理。在附图中：图1示出了根据本公开的用于提供具有内螺纹孔的部件的系统；图2示出了根据本公开的定位夹具和相关的螺纹成形工具；图3示出了根据本公开的螺纹成形工具；图4示出了图3的螺纹成形工具的螺纹成形部分；图5示出了包括设置在其中的多个螺纹成形工具的成形部件；图6示出了包括在其中形成的多个内螺纹孔的成形部件；以及图7示出了装配到其他部件的图6的成形部件。现在将详细参考所公开的用于在车辆和其他部件中设置内螺纹孔的系统和方法的实施例，其示例在附图中示出。具体实施方式初步地，本公开描述了主要在机动车辆复合材料部件的背景下用于在成形部件中形成内螺纹孔的系统和方法。然而，技术人员将容易领会的是，该系统和方法同样适用于需要成形部件具有内螺纹孔的任何制造情况。参考图1，提供了用于在成形部件中形成内螺纹孔的系统100。系统100包括被构造用于限定复合材料部件的成形夹具102。这样的成形夹具102在本领域中是公知的，并且不需要在此进行广泛的讨论。然而，如已知的，成形夹具102内部限定要通过成型提供的部件的实质镜像。因此，通过将合适的组合物分配到成形夹具102的内部，允许其干燥或以其他方式固化，并且从成形夹具102中移除成形部件(在该视图中未示出)，来提供所需部件。系统100进一步包括定位夹具104，该定位夹具104被构造用于将一个或多个螺纹成形工具106保持为与要在由成形夹具102限定的复合材料部件中限定的孔的所需图案对应的所需图案。在图1所示的实施例中，定位夹具104和成形夹具102各自限定大体上矩形的外部几本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在成形部件中限定内螺纹孔的系统，所述系统包含一个或多个螺纹成形工具，每一个所述螺纹成形工具限定螺纹成形部分。

【技术特征摘要】
2016.03.07 US 15/062,8921.一种用于在成形部件中限定内螺纹孔的系统，所述系统包含一个或多个螺纹成形工具，每一个所述螺纹成形工具限定螺纹成形部分。2.根据权利要求1所述的系统，进一步包含定位夹具，所述定位夹具被构造成将所述一个或多个螺纹成形工具保持为限定要在所述成形部件中设置的所述内螺纹孔的图案的预定构造。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个螺纹成形工具各自进一步限定定位夹具跨接柄。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个螺纹成形工具各自进一步包括移除工具接合头。5.根据权利要求2所述的系统，进一步包括用于邻接所述定位夹具的部件成形夹具，由此所述一个或多个螺纹成形工具被保持在所述成形夹具的内部中。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述螺纹成形部分包含多个螺纹成形表面，每一个所述螺纹成形表面限定螺距、齿顶圆角半径和齿根圆角半径。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述多个螺纹成形表面被构造成限...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·迈克尔·马丁，克里斯托弗·唐纳德·威克斯，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US