本發(fā)明屬于板材連接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輕量化板材的平底無鉚振動(dòng)連接成形裝置及工藝。

背景技術(shù)：
近些年，可應(yīng)用連接汽車板材的無鉚連接工藝得到了快速發(fā)展，無鉚連接工藝采用專用凸凹模具對(duì)連接板件進(jìn)行沖壓，利用金屬塑性變形能力，通過板件之間的內(nèi)嵌達(dá)到連接目的。與傳統(tǒng)連接方式相比，除了在經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保等方面具有較大優(yōu)勢(shì)外，還非常適用于異質(zhì)異型、材料表面有鍍層或油漆等覆蓋件的連接。無鉚釘連接工藝是不需要任何輔助材料就能夠?qū)崿F(xiàn)連接的新工藝，因此它成為鋁合金薄板連接的重要方法之一，最大程度加速了汽車輕量化的進(jìn)程，被廣泛地應(yīng)用到國(guó)內(nèi)外的汽車領(lǐng)域中。無鉚連接不需要鉚釘，對(duì)于輕量化而言具有重要意義。但是輕質(zhì)板材的無鉚塑性連接方式存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：無鉚連接點(diǎn)的靜態(tài)強(qiáng)度較低；無鉚連接會(huì)在板材的一側(cè)產(chǎn)生一個(gè)較高的凸起，嚴(yán)重影響了板材連接的質(zhì)量，目前汽車板材連接的一個(gè)重要指標(biāo)就是其美觀程度，而無鉚連接由于存在凸起點(diǎn)，使其在汽車板材上的應(yīng)用受到了限制；由于連接點(diǎn)處的凸起會(huì)阻礙運(yùn)動(dòng)，無鉚連接也不適合應(yīng)用于板材表面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合；傳統(tǒng)無鉚連接的上模具和下模具需要嚴(yán)格對(duì)中，一旦產(chǎn)生偏移將會(huì)嚴(yán)重影響連接強(qiáng)度。為了克服傳統(tǒng)無鉚連接的缺點(diǎn)，近些年又有人提出了平底無鉚連接的工藝，但這種傳統(tǒng)的平底無鉚連接方式又存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：傳統(tǒng)平底無鉚連接工藝的可調(diào)節(jié)性差，能夠調(diào)節(jié)的參數(shù)少，形成的連接點(diǎn)參數(shù)較為單一；傳統(tǒng)平底無鉚連接的材料是沿凸模向上流動(dòng)，凸模對(duì)它的摩擦阻力大，容易形成內(nèi)部材料的損傷甚至裂紋；傳統(tǒng)平底無鉚連接的流動(dòng)是單向的反擠壓方式，流動(dòng)時(shí)阻力大，成形時(shí)需要的外界載荷大，成形難度大；傳統(tǒng)平底連接的壓邊圈形狀主要為V形壓邊圈和圓角形壓邊圈，流動(dòng)時(shí)的阻力大，壓邊時(shí)壓邊圈需要的成形力大。振動(dòng)輔助金屬塑性成形工藝，是指在傳統(tǒng)金屬塑性成形工藝中，施加輔助振動(dòng)，以提高成形質(zhì)量、改善工藝效果的工藝過程。由于體積效應(yīng)和表面效應(yīng)，相對(duì)傳統(tǒng)金屬塑性成形工藝，振動(dòng)輔助金屬塑性工藝具有成形載荷小、金屬流動(dòng)性好、金屬塑性成形能力高、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。目前還沒有發(fā)現(xiàn)將振動(dòng)輔助和平底無鉚連接相結(jié)合的文獻(xiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種輕量化板材的平底無鉚振動(dòng)連接成形裝置及工藝，能有效增加連接點(diǎn)的強(qiáng)度，減小成形力。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種輕量化板材的平底無鉚振動(dòng)連接成形裝置，包括下模具6，下模具6固定不動(dòng)，下模具6上固定有振動(dòng)器5，振動(dòng)器5的上表面平整光滑，上板料3和下板料4疊放在振動(dòng)器5上表面，用臺(tái)階形壓邊圈2的臺(tái)階2a壓住上板料3和下板料4，臺(tái)階形壓邊圈2的中心設(shè)置有沖頭1，沖頭1的中心軸與臺(tái)階形壓邊圈2的中心軸重合。一種輕量化板材的平底無鉚振動(dòng)連接成形工藝，包括以下步驟：連接開始前，下模具6固定不動(dòng)，振動(dòng)器5固定于下模具6上，振動(dòng)器5的上表面平整光滑，將上板料3和下板料4疊放在振動(dòng)器5上表面，用臺(tái)階形壓邊圈2的臺(tái)階2a壓住上板料3和下板料4，沖頭1的中心軸與臺(tái)階形壓邊圈2的中心軸重合；連接過程開始，沖頭1向下運(yùn)動(dòng)，接觸上板料3，同時(shí)振動(dòng)器5開始工作，對(duì)上板料3和下板料4施加軸向振動(dòng)，沖頭1繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，沖頭1擠壓上板料3和下板料4，使上板料3和下板料4發(fā)生變形，振動(dòng)器5的表面平整光滑，臺(tái)階形壓邊圈2限制了上板料3和下板料4的材料向外流動(dòng)，上板料3和下板料4的材料只能向沖頭1和臺(tái)階形壓邊圈2之間的間隙流動(dòng)，從而使上板料3嵌入下板料4中，在上板料3和下板料4之間形成一個(gè)機(jī)械鎖，使兩塊板料連接在一起，由于振動(dòng)器5的表面平整光滑，所以下板料4的下表面始終是平整的，上板料3和下板料4完全成形之后，振動(dòng)器5停止工作，沖頭1和臺(tái)階形壓邊圈2向上運(yùn)動(dòng)，將上板料3和下板料4取出，完畢。所述的振動(dòng)器5的振動(dòng)頻率和振幅根據(jù)需要的成形效果能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述的臺(tái)階形壓邊圈2的位置和壓力根據(jù)需要的成形效果能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述的沖頭1的位置、速度和壓力根據(jù)需要的成形效果能夠分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：材料流動(dòng)阻力小，需要的成形力低，成形效果好；可有效防止材料內(nèi)部產(chǎn)生的損傷和裂紋；臺(tái)階形壓邊圈在壓邊時(shí)不留痕跡而且節(jié)省材料、制造簡(jiǎn)單；不需要鉚釘?shù)容o助材料；平底無鉚連接無需將上下模具對(duì)中，提高生產(chǎn)效率；可連接材料的組合廣泛，可連接異種材質(zhì)的板材；連接質(zhì)量可靠，連接的強(qiáng)度高；形成的連接點(diǎn)表面平整光滑。附圖說明圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是臺(tái)階形壓邊圈2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明連接結(jié)束后的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。參照?qǐng)D1和圖2，一種輕量化板材的平底無鉚振動(dòng)連接成形裝置，包括下模具6，下模具6固定不動(dòng)，下模具6上固定有振動(dòng)器5，振動(dòng)器5的上表面平整光滑，上板料3和下板料4疊放在振動(dòng)器5上表面上，用臺(tái)階形壓邊圈2的臺(tái)階2a壓住上板料3和下板料4，臺(tái)階形壓邊圈2的中心設(shè)置有沖頭1，沖頭1的中心軸與臺(tái)階形壓邊圈2的中心軸重合。一種輕量化板材的平底無鉚振動(dòng)連接成形工藝，包括以下步驟：參照?qǐng)D1，連接開始前，下模具6固定不動(dòng)，振動(dòng)器5固定于下模具6上，振動(dòng)器5的上表面平整光滑，將上板料3和下板料4疊放在振動(dòng)器5上表面，用臺(tái)階形壓邊圈2的臺(tái)階2a壓住上板料3和下板料4，沖頭1的中心軸與臺(tái)階形壓邊圈2的中心軸重合。參照?qǐng)D3，連接過程開始，沖頭1向下運(yùn)動(dòng)，接觸上板料3，同時(shí)振動(dòng)器5開始工作，對(duì)上板料3和下板料4施加軸向振動(dòng)，振動(dòng)器5的振動(dòng)頻率和振幅根據(jù)需要的成形效果進(jìn)行調(diào)節(jié)，沖頭1的位置、速度和壓力可分別根據(jù)需要的成形效果進(jìn)行調(diào)節(jié)，沖頭1繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，沖頭1擠壓上板料3和下板料4，使上板料3和下板料4發(fā)生變形，振動(dòng)器5的表面平整光滑，臺(tái)階形壓邊圈2限制了上板料3和下板料4的材料向外流動(dòng)，上板料3和下板料4的材料只能向沖頭1和臺(tái)階形壓邊圈2之間的間隙流動(dòng)，臺(tái)階形壓邊圈2的位置和壓力根據(jù)需要的成形效果能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使上板料3嵌入下板料4中，在上板料3和下板料4之間形成一個(gè)機(jī)械鎖，使兩塊板料連接在一起，由于振動(dòng)器5的表面平整光滑，所以下板料4的下表面始終是平整的，上板料3和下板料4完全成形之后，振動(dòng)器5停止工作，沖頭1和臺(tái)階形壓邊圈2向上運(yùn)動(dòng)，將上板料3和下板料4取出，完畢。