從工件的相對側(cè)鉚接的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開的發(fā)明構(gòu)思總體涉及工件的鉚接。更尤其地，本公開的發(fā)明構(gòu)思涉及一種從工件的相對側(cè)鉚接的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)動車輛制造行業(yè)不斷地面臨各種領(lǐng)域的新挑戰(zhàn)，包括車輛安全性、可靠性、耐久性以及成本。出于環(huán)境和成本的雙重原因，也許機(jī)動車輛行業(yè)目前面臨的最大挑戰(zhàn)是在不影響安全性、動力或耐久性的情況下提升燃油里程以減少碳排放物并且增加燃料經(jīng)濟(jì)性的需求。在2011年，新的燃料經(jīng)濟(jì)性要求被推行，即，到2025年實現(xiàn)美國車輛平均54.5英里/加侖。隨著該行業(yè)向該目標(biāo)年移動，對于不同尺寸的車輛的燃料年度經(jīng)濟(jì)要求將加強(qiáng)。
[0003]已經(jīng)做出增加車輛燃料經(jīng)濟(jì)性的努力。這些努力可以分為兩種途徑:“供應(yīng)”方面和“需求”方面。
[0004]在供應(yīng)方面，注意力放在通過例如利用電力或混合動力電力傳動系統(tǒng)來提高能量轉(zhuǎn)換效率。此外，正在開發(fā)和采用新的車輛傳動系統(tǒng)，包括較小的發(fā)動機(jī)以及具有多擋位和分動箱的更高效的變速器。包括啟動-停止以及發(fā)動機(jī)氣缸停用策略的其他技術(shù)在降低燃料消耗上也證明是有效的。具有多擋位的改進(jìn)的變速器也是增加燃料消耗效率的重要因素。
[0005]在需求方面，盡管例如改進(jìn)的空氣動力以及阻力降低這樣的其他方面也是重要的，但關(guān)鍵是重量降低。傳統(tǒng)車輛一一尤其是貨車一一依靠鋼部件。在過去的100年里，大部分車輛的材料選擇是鋼?，F(xiàn)在鋼占據(jù)了平均車輛重量的約60%。
[0006]盡管在鋼組分上有所改善，但無論何種類型的鋼的重量仍然是顯著的。當(dāng)通過降低部件厚度來使用鋼時，降低車輛重量也是可能的。但是，在某種意義上，不顧及所用鋼材的等級而降低鋼材厚度不再可行。高強(qiáng)度鋼或高級高強(qiáng)度鋼的使用不能改變在不影響車輛性能的情況下通過鋼材厚度降低而降低車輛重量的程度是受限制的認(rèn)識。
[0007]因此，隨著機(jī)動車輛行業(yè)繼續(xù)關(guān)注輕量化車輛從而滿足顧客對燃料經(jīng)濟(jì)性的期望以及CAFE (統(tǒng)合燃料平均效能標(biāo)準(zhǔn))要求，對于包括鋁密集型車輛應(yīng)用的可替代的材料的關(guān)注在增加。這是由于通過利用更輕的材料替代當(dāng)前所用的鋼件可以最直接地實現(xiàn)車輛重量降低。但是，有限種類的材料可用作汽車鋼的替代品。碳纖維就是一種這樣的材料，其重量輕并且強(qiáng)度高。
[0008]雖然碳纖維提供了一些性能優(yōu)勢，但是利用碳纖維代替鋼質(zhì)白車身是昂貴的并且使生產(chǎn)工藝變得相對較慢。
[0009]相應(yīng)地，更多的注意力放在重量約為鋼重量1/3的鋁的使用上。鋁在機(jī)動車輛使用中并非新的材料，并且鋁已經(jīng)作為鑄造材料利用了超過100年。鋁的使用不僅提供了重量降低，也帶來了良好的碰撞性能。調(diào)查顯示，在碰撞中鋁可以表現(xiàn)的像傳統(tǒng)鋼一樣并且顯示出每鎊吸收低碳鋼的兩倍的碰撞能量的能力，具有良好的彎曲以及能量吸收特性。
[0010]在白車身結(jié)構(gòu)中，接合方法傳統(tǒng)地依靠電阻點焊(例如在鋼結(jié)構(gòu)中)。在鋁密集車輛以及其他混合金屬接合應(yīng)用的情況下，普遍使用自沖鉚接(SPR)技術(shù)。自沖鉚接技術(shù)的一個優(yōu)勢是該技術(shù)是高產(chǎn)量裝配工藝。而且，它與膠粘劑兼容，在這種情況下可以利用兩種方法的組合。
[0011]當(dāng)使用自沖鉚釘將多個層緊固到一起時通常面臨的挑戰(zhàn)是基底材料必須具有足夠的厚度，以實現(xiàn)鉚釘和底層之間令人滿意的機(jī)械聯(lián)鎖同時避免鉚釘穿透到下層之外。由于膠會污染鉚釘設(shè)備，因此由于鉚釘穿透的停產(chǎn)在包含膠粘劑的應(yīng)用中會加劇。此外，由于底層厚度相對于總堆疊層太小，不足以提供足夠的聯(lián)鎖，因此三層(3T)及更多層的材料堆疊層對于鉚釘而言是尤其具有挑戰(zhàn)性的。
[0012]在由于沒有聯(lián)鎖而使得鉚接3T應(yīng)用不可行的情況下，可以間或通過使用具有更長長度的鉚釘來補救該情況。但是，在一些情況下，當(dāng)增加鉚釘長度時，在引起穿透之前并未找到解決方案。相反地，當(dāng)穿透發(fā)生時，存在使用較短的鉚釘將會導(dǎo)致沒有聯(lián)鎖的應(yīng)用，產(chǎn)生沒有機(jī)械強(qiáng)度的接合部。
[0013]正如車輛技術(shù)的諸多領(lǐng)域，總是存在通過自沖鉚接的與材料的機(jī)械緊固相關(guān)的改進(jìn)的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本公開的發(fā)明構(gòu)思克服了關(guān)于鉚接至少三層的材料堆疊層的已知系統(tǒng)的問題。該系統(tǒng)包括包含上層、中間層和下層的材料堆疊層、將上層和中間層附接的第一鉚釘以及將下層和中間層附接的第二鉚釘。第一鉚釘穿過上層將上層附接到中間層，并且第二鉚釘穿過下層將下層附接到中間層。
[0015]第一鉚釘和第二鉚釘可以可選地定位為分隔開的關(guān)系。鉚釘選自由自沖鉚釘、盲鉚釘和實心鉚釘組成的群組。當(dāng)使用自沖鉚釘時，第一鉚釘包括鉚釘尾部并且第二鉚釘包括鉚釘尾部。鉚釘可選地定位使得當(dāng)利用鉚釘附接材料層時使第一鉚釘?shù)奈膊苦徑诙T釘?shù)奈膊俊?br>[0016]可選地，在上層和中間層之間可以包括膠粘劑?？蛇x地或另外地，中間層和下層之間也可以包括膠粘劑。
[0017]根據(jù)本公開的發(fā)明構(gòu)思，通過使鉚釘交替，每側(cè)只有兩層被接合，由此避免了例如在膠粘劑暴露并且可以污染鉚釘模以及相關(guān)設(shè)備的情況下的底層的“穿透”以及在鉚釘沒有充分伸展以將層連接到一起的情況下在層之間“沒有聯(lián)鎖”的困難。相應(yīng)地，本公開的發(fā)明構(gòu)思實現(xiàn)了鉚釘接合一一尤其是自沖鉚釘接合一一的更多應(yīng)用，并且更具體地，是在例如金屬板堆疊的底部是薄層的情況下的困難堆疊中。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于將材料層附接到一起的系統(tǒng)，包含:
[0019]材料堆疊層，其包含上層、下層和位于上層和下層之間的中間層；
[0020]第一鉚釘，其將上層和中間層附接；以及[0021 ] 第二鉚釘，其將下層和中間層附接。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中上層在堆疊層的第一側(cè)上，并且下層在堆疊層的第二側(cè)上，第一鉚釘穿過第一側(cè)將上層附接到中間層，并且第二鉚釘穿過第二側(cè)將下層附接到中間層。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中第一鉚釘和第二鉚釘以間隔開的關(guān)系交替地定位。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中第一鉚釘包括鉚釘尾部，并且第二鉚釘包括鉚釘尾部，并且其中鉚釘交錯地定位使得當(dāng)材料層被鉚釘附接時，第一鉚釘?shù)奈膊苦徑诙T釘?shù)奈膊俊?br>[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中第一鉚釘和第二鉚釘選自由自沖鉚釘、盲鉚釘和實心鉚釘組成的群組。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中第一鉚釘和第二鉚釘中的至少一個是自沖鉚釘。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中第一鉚釘和第二鉚釘中的至少一個是盲鉚釘。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中第一鉚釘和第二鉚釘中的至少一個是實心鉚釘。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括位于至少兩個層之間的膠粘劑。
[0030]根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于將材料層附接到一起的系統(tǒng)，包含:
[0031]材料堆疊層，其包含具有外側(cè)的第一層和具有外側(cè)的第二層；
[0032]中間層，其位于第一層和第二層之間；
[0033]第一鉚釘，其插入穿過第一層并且進(jìn)入中間層；
[0034]第二鉚釘，其插入穿過第二層并且進(jìn)入中間層，第一鉚釘和第二鉚釘交替地定位。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中第一鉚釘包括鉚釘尾部，并且第二鉚釘包括鉚釘尾部，并且其中鉚釘交錯地定位使得當(dāng)材料層被鉚釘附接時，第一鉚釘?shù)奈膊苦徑诙T釘?shù)奈膊俊?br>[0036]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中第一鉚釘和第二鉚釘選自由自沖鉚釘、盲鉚釘和實心鉚釘組成的群組。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括位于至少兩個層之間的膠粘劑。
[0038]上述優(yōu)勢以及其他優(yōu)勢和特征由下述【具體實施方式】結(jié)合附圖將會是顯而易見的。
【附圖說明】
[0039]為了更完整的理解本發(fā)明，現(xiàn)在應(yīng)參考附圖中更加詳細(xì)示出的以及以本發(fā)明的示例的形式在下面說明的實施例，其中:
[0040]圖1A是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的自沖鉚接工藝的第一步驟的示意圖，其中在向沖頭施加壓力之前，防皺壓板和沖頭在鉚釘上方的位置；
[0041]圖1B是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的自沖鉚接工藝的第二步驟的示意圖，其中初始壓力施加到?jīng)_頭；
[0042]圖1C是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的自沖鉚接工藝的第三步驟的示意圖，其中鉚釘刺穿上層并且與下層聯(lián)鎖；
[0043]圖1D是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的自沖鉚接工藝的第四步驟的示意圖，其中鉚接工藝已經(jīng)完成并且已經(jīng)移除沖頭和防皺壓板；
[0044]圖2A是自沖鉚釘接合部的剖視圖，其說明了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的下層的穿透；
[0045]圖2B是下層的平面圖，在這種情況下根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)自沖鉚釘接合部已經(jīng)被穿透；
[0046]圖3A是自沖鉚釘接合部的剖視圖，其說明了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的沒有充分伸展以將金屬板層連接到一起的鉚釘；
[0047]圖3B是自沖鉚釘接合部的剖視圖，其說明了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的充分伸展以將金屬板層連接到一起的鉚釘；
[0048]圖4是根據(jù)本公開的發(fā)明構(gòu)思的鉚釘裝置的剖視圖，在該鉚釘裝置中鉚釘以交替的方向插入。
【具體實施方式】
[0049]在下面的附圖中，相同的附圖標(biāo)記將