红外线焊接的外部板组件及其制造方法技术

一种具有经喷涂的A级表面、模内着色或非A级表面的外部车身板组件以及对该组件的部件进行红外线焊接的方法。该组件的板放置在套装结构上，并且该结构的内半部与另一半部移动到一起以用于止动配合。板被分开，并且随后红外线加热夹具对板上的待加热的各个区域进行加热。板上的区域根据在每个区域处部件的厚度和待焊接的表面几何形状被加热。部件在压力的作用下被立即夹紧在一起以用于在夹紧装置中进行接合并对已接合的表面进行冷却。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】红外线焊接的外部板组件及其制造方法相关申请的交叉引用本申请是要求2016年1月29日提交的美国临时申请No.62/288,786和2016年11月23日提交的美国临时申请No.62/426,097的优先权的PCT国际专利申请，以上申请公开的内容以参引的方式结合在本申请中。
本专利技术涉及用于汽车的外部车身板组件。更具体地，本专利技术涉及组合提升式门及其制造方法。
技术介绍
汽车行业中当前的趋势之一是减轻车辆重量以助于实现更好的燃料经济性，从而有助于满足燃料经济性标准并且抵消更高的燃料价格。当需要时，也尝试更轻质的部件以使用户更容易操纵。另一趋势是，存在更宽范围的车辆型号，这又减少了基于每个型号生产的车辆的数量。运动型多用途车辆和跨界车辆仍然受欢迎，并且这些车型通常包括相当重的外部车身板，比如后部提升式门，使得车辆的这些部件成为减小重量的目标区域。像用于任何车辆的提升式门这样的部件传统上由冲压钢板制成，这些冲压钢板很重并且具有高的模具成本。传统的钢制提升式门是昂贵的投资，很重，在冲压车间、车身制造车间、涂装车间和裁切生产线的区域中占用大量的OEM地面空间。另外，钢制提升式门具有受限的式样灵活性，需要花费大量的时间来加工并且存在腐蚀问题。丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)对较大部件而言是一种替代品因为ABS不是热敏感型的或者不是易于背面穿透的。片状模制料(SMC)是钢的替代品，以用于提升式门的内部板和外部板。使用SMC在材料和工艺相关方面存在若干制造问题。钢制提升式门和SMC提升式门相比于热塑性件具有许多不利后果。在使用传统的金属片材部件的情况下也存在式样限制。热塑性聚烯烃(TPO)是钢和SMC的另一替代性材料，但是TPO是一种难以加工的材料，其中，热塑性聚烯烃即填充的TPO(例如玻璃填充)或非填充的TPO。TPO已经用于一些部件但是被认为是难以使用的，因为对于制作较大部件而言，TPO太软、太敏感、太易弯或者难以加工。TPO的使用通常已经限于较小的部件。TPO还没有用于提升式门板或其他大的外部板。TPO部件也通常限于在喷涂A级表面之前首先进行焊接。喷涂之前的焊接效率不高，因为这增加了处理步骤，例如，动力冲洗、遮蔽等。用于提升式门应用的热塑性复合类型材料也难以满足客户的性能要求。更具体地是一些客户性能要求包括提升式门需要在与后门碰撞时防止部件的散落并且防止部件或物体穿过提升式门、防止进出车辆内部。已经遇到的问题中的一个问题是当经历碰撞时，组合提升式门的部件被发射到车辆的内部车厢中。因此，需要防止提升式门的件和特别大的件散落到车辆的内部车厢中。还需要防止物体从车辆车厢的内侧穿过提升式门。传统上提升式门包含使用紧固件在内部板与外部板之间连接的钢制线缆或线。即使在断裂时，钢制线缆用作系链以将部件保持在一起。虽然这种装置在碰撞时可以用以将提升式门的非常大的损坏的件拉在一起，但是它不能在碰撞时防止或阻止破碎的并且形成碎片的较大件发射到车厢中。换句话说，除非提升式门在钢制系链的锚固点附近破裂，否则任何破裂效果将不能将破裂的件保持在一起。在本专利技术的另一方面，需要开发新的制造技术以用于创建组合提升式门，或任何其他车辆部件，复合提升式门或任何其他车辆部件提供足够的强度，但在从外部观察时保持或呈现理想的“A级”光洁度。任何外部车身组件的多个部件必须接合在一起。对于接合这些组件的板而言，粘合是更典型的，但是粘合是耗费时间的、昂贵的、非常敏感的、易坏的并且占用大量制造空间。通过非限制性示例的方式，粘合系统需要以下敏感的参数和步骤：清洁、燃烧、涂底漆、粘合剂、时间、温度等。典型的粘合使用粘合剂，即聚氨酯粘合剂和/或粘合剂与紧固件的组合。经喷涂的A级热塑性汽车外部部件的粘合、超声波焊接或振动焊接都是特别地有问题的并且不能提供所需的强度和表面外观。已知的设法克服粘合的问题的尝试已经利用超声波焊接、振动焊接(球状物或线材)，并且这些尝试被利用在一些阻流器应用上，但是存在A级穿透、缩痕、强度或结构薄弱、有限的形状余量、焊接不连续和不密封等问题。汽车部件制造中的目前的方法中的一种方法是非A级部件的超声波焊接或者振动焊接与红外线焊接的组合。这种组合产生碎片。并且振动焊接需要平滑的部件曲率以用于在发生焊接时来回移动。因此，鉴于所有这些原因，需要轻质并且满足强度要求和表面外观的外部车身板，以及用于外部车身板的热塑性焊接方法，该热塑性焊接方法消除或减少与粘合系统相关的问题或顾虑。
技术实现思路
红外线焊接保持在焊接区域中并且比其他焊接更清洁。红外线焊接不仅将两个或更多个部件焊接在一起，而且也是密封的。这种红外线焊接提高了强度、改善了外观和抵抗烟气、水等的密封。此外，由于通过使用红外线焊接材料例如TPO本身，所以消除了粘合密封件或密封物，这消除了材料和加工步骤。粘合通常需要在将材料放置上并且进一步加工来连接部件之前进行燃烧或其他步骤。本专利技术总体上涉及一种用于红外线焊接外部车身板组件的方法，该方法利用红外线焊接加工系统以在外部车身板的结构板处进行接合。在优选的实施方式中，该组件为提升式门组件。根据应用，红外线焊接允许更多的形状、减小或消除A级表面上的穿透性的改善的条件、以及水密封的并且产生密封的连续焊接。此外，根据具体的应用，红外线焊接创建为了实现预定的要求所需的结构，并且创建满足或超过其他焊接方法和粘合所需的结构。还提供用于焊接热塑性外部车身板的接头设计。预定的塑性接头设计也设置成适于允许通过红外线焊接制造和组装，并且适于提供消除或减小与粘合系统相关的问题的优点。该接头设计包括至少一个基本构造，至少一个基本构造包括但不限于表面对表面、肋对表面、肋对肋及其组合。通常，红外线焊接加工组件设置有一个半部、第二半部和至少一个红外线加热夹具，一个半部可操作地保持至少第一部件，第二半部可操作地保持至少第二部件，并且至少一个红外线加热夹具选择性地将第一部件和第二部件的预定区域加热至少一个预定持续时间段而加热到至少一个预定温度。在一个实施方式中，红外线加热夹具可操作地构造成并且适合于允许与部件和所期望的提升式门组件的特定的材料和结构相对应的区域控制或可变的加热周缘。该过程包括确定这些要求和控制适合于产生所期望的焊接的热的应用，例如，第一部件和/或第二部件的预定区域具有彼此不同的加热持续时间、第一部件和/或第二部件的预定区域同时加热、一些区域比其他区域加热得更快、第一部件和/或第二部件的预定区域以同样的温度加热、以不同的温度加热和/或其组合等。本专利技术的其他应用领域通过下文中提供的详细描述而变得明显。应该理解的是，详细描述和特定的示例虽然表示本专利技术的优选实施方式，但仅用于说明目的并且不用于限制本专利技术的范围。附图说明由详细描述和附图将更充分地理解本专利技术，在附图中：图1是根据本专利技术的实施方式的包括红外线焊接的结构板的组合提升式门的分解侧视立体图；图2是根据本专利技术的另一实施方式的具有红外线焊接的结构板和单向带的组合提升式门的分解侧视立体图；图3是根据本专利技术的描绘肋的放大侧视图，其中，该肋位于结构板上以保持用于单向带的松弛；图4是根据本专利技术的实施方式的用于将板连接至结构板的示例性机械附接件的立体图；图5A是根据本专利技术的实施方式的提升式门组件的已连接的板的正视图；图5B是根据本专利技术的沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造用于车辆的车身板组件的方法，所述方法包括以下步骤：提供包括预定的焊接表面的至少一个第一板；提供包括预定的焊接表面的至少一个第二板；提供具有多个红外线热源的至少一个红外线加热夹具；提供第一工具套装件和第二工具套装件；将所述第一板装载到所述第一工具套装件上；将所述第二板装载到所述第一板上；使所述第一工具套装件和/或所述第二工具套装件移动以使所述第二板与所述第二工具套装件接触；在所述第一工具套装件移动离开所述第二工具套装件时并且/或者在所述第二工具套装件移动离开所述第一工具套装件时，将所述第二板保持在所述第二工具套装件中；将所述至少一个红外线加热夹具与所述第一工具套装件和所述第二工具套装件对准；将所述第一工具套装件和/或所述第二工具套装件定位成以预定的方式邻近于所述至少一个红外线加热夹具，以将所述多个红外线热源与所述第一板和所述第二板上的相应的预定的焊接表面对准；通过所述多个红外线热源将所述第一板和所述第二板的预定的焊接表面加热预定的加热时间；将所述红外线加热夹具定位成不与所述第一板和所述第二板邻近；通过所述第一工具套装件和/或所述第二工具套装件使所述第一板和所述第二板彼此接触，其中，在所述第一板和所述第二板上的已加热的对应的焊接表面对准；以及通过所述第一工具套装件和所述第二工具套装件对所述第一板和所述第二板施加预定的夹紧压力达预定的夹紧时间，从而在所述第一板的焊接表面和所述第二板的焊接表面处形成密封。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.29 US 62/288,786;2016.11.23 US 62/426,0971.一种制造用于车辆的车身板组件的方法，所述方法包括以下步骤：提供包括预定的焊接表面的至少一个第一板；提供包括预定的焊接表面的至少一个第二板；提供具有多个红外线热源的至少一个红外线加热夹具；提供第一工具套装件和第二工具套装件；将所述第一板装载到所述第一工具套装件上；将所述第二板装载到所述第一板上；使所述第一工具套装件和/或所述第二工具套装件移动以使所述第二板与所述第二工具套装件接触；在所述第一工具套装件移动离开所述第二工具套装件时并且/或者在所述第二工具套装件移动离开所述第一工具套装件时，将所述第二板保持在所述第二工具套装件中；将所述至少一个红外线加热夹具与所述第一工具套装件和所述第二工具套装件对准；将所述第一工具套装件和/或所述第二工具套装件定位成以预定的方式邻近于所述至少一个红外线加热夹具，以将所述多个红外线热源与所述第一板和所述第二板上的相应的预定的焊接表面对准；通过所述多个红外线热源将所述第一板和所述第二板的预定的焊接表面加热预定的加热时间；将所述红外线加热夹具定位成不与所述第一板和所述第二板邻近；通过所述第一工具套装件和/或所述第二工具套装件使所述第一板和所述第二板彼此接触，其中，在所述第一板和所述第二板上的已加热的对应的焊接表面对准；以及通过所述第一工具套装件和所述第二工具套装件对所述第一板和所述第二板施加预定的夹紧压力达预定的夹紧时间，从而在所述第一板的焊接表面和所述第二板的焊接表面处形成密封。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定的夹紧时间为大约5秒至10秒。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定的加热时间为大约15秒或更少。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个第二板具有已精整的部分表面。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述预定的焊接表面位于所述第一板和所述第二板的非外露表面焊接侧，并且由所述多个红外线热源发射的波长为中等长度以防止穿透至所述已精整的部分表面。6.根据权利要求5所述的方法，其中，传递通过所述第二板的任何热在所述已精整的部分表面上不超过大约50℃以防止穿透至所述已精整的部分表面。7.根据权利要求4所述的方法，其中，与施加至所述第一板的加热相比，施加至所述第二板的加热处于较低的温度。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二板的加热温度与所述第一板的加热温度之差为大约120℃至150℃。9.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二板为热塑性聚烯烃材料。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述已精整的部分表面选自包括A级表面、经喷涂的表面、模内着色表面及其组合的组。11.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一板和所述第二板具有焊接接头几何形状界面以提供与所述已精整的部分表面相距更远的熔化表面，其中，所述焊接接头几何形状选自包括多个支柱肋、长直肋、弯曲肋、抵靠于第一板较平坦表面的第二板肋、抵靠于第二板较平坦表面的第一板肋、抵靠于第一板肋的第二板肋、抵靠于第一板较平坦表面的第二板较平坦表面及其组合的组。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一板和/或所述第二板在所述第一工具套装件和/或所述第二工具套装件中超出公差，并且所述第一板和/或所述第二板在红外线焊接期间通过施加大约50磅/平方英寸或更小的夹紧压力而处于公差内。13.根据权利要求1所述的方法，其中，用于加热所述预定的焊接表面的所述多个红外线热源选自包括灯泡、线、阻流板、镜面焊接金属热板、瓷片、箔、竖向箔、水平箔、单玻璃球形管、双玻璃球形管、石英玻璃球形管、餐用箔及其组合的组。14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述焊接为连续的、大约0.2mm至0.4mm深，所述焊接没有孔隙并且密封所述组件的周缘。15.根据权利要求1所述的方法，还包括提供具有已精整的部分表面的至少一个附加的板并且提供至少一个附加的工具套装件，其中，所述附加的板通过重复如下工序而在所述第一板和所述附加的板的附加的预定的焊接表面处红外线焊接至所述第一板：将所述附加的板装载到所述第一板上，通过所述附加的工具套装件拾取所述附加的板、同时通过所述多个红外线热源加...

【专利技术属性】
技术研发人员：里亚德·查亚，马克·P·比尔卡，威廉姆·J·J·哈尼，海纳·扎尔茨曼，克里斯托弗·J·孔策，凯约·J·霍塔里，
申请(专利权)人：麦格纳外饰公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA