[发明专利]用于在复合材料中形成内螺纹的系统和方法

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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(cam carrier)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(clamp load)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。

发明内容

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。