薄板自鎖緊固連接方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】薄板自鎖緊固連接方法及系統(tǒng),設連接系統(tǒng)有下端為尖形圓環(huán)的圓筒桿部的自鎖鉚釘、鉚釘外的壓邊圈、被連薄板及下方的有環(huán)形凹槽的凹模；被連薄板為2-3層：最底層延伸率≥12％；最底層到最上層厚度和強度逐漸減小；最底層厚度大于總厚度的1/3。啟動自鎖鉚接工具,首先驅(qū)動沖錘和壓邊圈對薄板進行預壓緊,繼續(xù)加壓自鎖鉚釘刺穿上薄板，使下薄板向環(huán)形凹槽內(nèi)發(fā)生塑性變形；然后擴張后形成機械自鎖結構。解決了不能點焊薄板的連接難題。實現(xiàn)沖孔、鉚接一次完成，效率高，連接一個鉚釘周期僅為3秒。生產(chǎn)中無煙、汽、火花、粉塵、碎屑、噪音，滿足了汽車輕質(zhì)材料、連接、大規(guī)模自動化生產(chǎn)及環(huán)保優(yōu)良的需求?？捎糜诒′X板、金屬與非金屬、有涂漆或鍍層黑色金屬等間的固緊連接。
【專利說明】薄板自鎖緊固連接方法及系統(tǒng)
[0001](一)【技術領域】:本發(fā)明薄板自鎖緊固連接方法及系統(tǒng)，主要用于汽車上有色金屬、非金屬、凃漆、有鍍層的、可焊性差的薄板間的緊固連接。屬金屬機械加工的鉚接類(B21J)和緊固件類(F16B)。
(二)【背景技術】:
[0002]現(xiàn)有汽車車身釆用鋼板制作時，其板間連接的主要方法仍是點焊(電阻焊)，這不僅有利于大批量生產(chǎn)，而且連接質(zhì)量也牢固可靠。
[0003]隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對汽車輕量化的要求越來越高，汽車制造商更加重視車身輕量化和材料連接的高質(zhì)量，減少車身重量的主要辦法之一就是使用輕型材料。例如采用輕質(zhì)薄鋁板(有色金屬)，但輕質(zhì)薄鋁板間用點焊連接則非常困難。
[0004]此外金屬與非金屬間、非金屬間、可焊性差的板材間、有涂漆或鍍層的黑色金屬間的連接，點焊也非常困難。
[0005]如果對薄鋁板間的連接采用傳統(tǒng)的鉚接技術，首先要對被連接板材進行預沖孔，然后再進行鉚接，這樣的工作效率低。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]本發(fā)明提出的薄板自鎖緊固連接方法及系統(tǒng)，其目的就是解決上述現(xiàn)有不能點焊的輕質(zhì)薄板間的連接難題及優(yōu)化緊固連接問題。并滿足制造輕量化汽車的需求。輕質(zhì)薄板包括有色金屬間、金屬與非金屬間、非金屬間、可焊性差的板材間、有涂漆或鍍層的黑色金屬間。
[0007]其技術方案如下:
[0008]薄板自鎖緊固連接方法，其特征是:包括如下步驟:
[0009]第一步:制作如下的薄板自鎖緊固連接系統(tǒng):I)設由頭部3.1和桿部3.2組成的自鎖鉚釘3，桿部是外表為光桿面的圓筒，筒內(nèi)孔前端為尖形圓環(huán)3.3 ;頭部采用沉頭頭部或平頭頭部。2)設連接時，套在自鎖鉚釘外的圓筒形壓邊圈4;并設放在被連薄板2下面的凹模I ;凹模上方有環(huán)形凹槽1.1。3)設向自鎖鉚釘施壓并由自鎖鉚接工具6驅(qū)動的沖錘5，壓邊圈4套在沖錘外圓，兩者間為過渡配合。4)被連薄板為2-3層；最底層下薄板
2.1的延伸率彡12%;從最底層下薄板2.1到最上層上薄板(2.2)其厚度和強度逐漸減??；下薄板厚度大于被連薄板總厚度的三分之一。第二步:將被連接薄板2置于沖錘和凹模之間，自鎖鉚釘3通過機械帶式傳送放于沖錘下上薄板2.2表面上，將壓邊圈套在自鎖鉚釘夕卜。第三步夾緊階段:啟動自鎖鉚接工具，驅(qū)動沖錘并通過自鎖鉚釘垂直向下對薄板進行預壓緊，同時壓邊圈也隨沖錘向下壓緊被連薄板。第四步?jīng)_壓階段:自鎖鉚接工具通過沖錘繼續(xù)向下加壓自鎖鉚釘，桿部的尖形圓環(huán)3.3刺穿上薄板，同時也驅(qū)使下薄板2.1向凹模環(huán)形凹槽1.1內(nèi)發(fā)生塑性變形。第五步擴張階段:繼續(xù)加壓鉚接，下薄板逐漸填充環(huán)形凹槽1.1，在桿部及凹模環(huán)形凹槽的共同作用下，桿部3.2向周圍擴張。第六步自鎖鉚接工具停止加壓階段:當自鎖鉚釘下壓至頭部3.1與上薄板2.2上表面平齊，且與下凹部分緊密接觸形成了自鎖鉚釘與薄板間的機械自鎖結構3A時，自鎖鉚接工具停止加壓。第七步緊固連接完成:自鎖鉚接工具上移返回初始工位，壓邊圈和沖錘同時上移回位，完成一個自鎖鉚釘?shù)木o固連接。
[0010]在上述第二步中可首先對自鎖鉚釘3表面進行拋光、鍍鋅、鍍錫或噴涂表面處理。
[0011]完成上述薄板自鎖緊固連接方法所需的薄板自鎖緊固連接系統(tǒng)，其特征是
[0012]I)設由頭部3.1和桿部3.2組成的自鎖鉚釘3，桿部是外表為光桿面的圓筒，筒內(nèi)孔前端為尖形圓環(huán)3.3;頭部采用沉頭頭部或平頭頭部。2)設連接時，套在自鎖鉚釘外的圓筒形壓邊圈4 ;并設放在被連薄板2下面的凹模I ;凹模上方有環(huán)形凹槽1.1。3)設向自鎖鉚釘施壓并由自鎖鉚接工具6驅(qū)動的沖錘5，壓邊圈4套在沖錘外圓，兩者間為過渡配合。4)被連薄板為2-3層；最底層下薄板2.1的延伸率> 12% ;從最底層下薄板到最上層上薄板其厚度和強度逐漸減??；下薄板厚度大于被連薄板總厚度的三分之一。
[0013]本發(fā)明有益效果:
[0014]I)解決了有色金屬間(如薄鋁板)、金屬與非金屬間、非金屬間、可焊性差的板材間、有涂漆或鍍層的黑色金屬間的連接難題(易碎板材除外，如玻璃板、脆質(zhì)塑料板等)。為汽車車體采用新型輕量化材料及連接開辟了新途徑。2)自鎖連接方法克服了傳統(tǒng)鉚接的弊端，實現(xiàn)沖、鉚一次完成，使得加工工序簡單，大大提高工作效率，通常連接一個自鎖鉚釘周期僅為3秒，尤其適合汽車車身制造這種大規(guī)模自動化生產(chǎn)的需求。3)被連薄板可以適應多種材質(zhì)的板材和多層板材組:A.高強鋼板。B.鋁合金板。C塑料板。D.復合夾層板。4)本方法是用于連接兩層或多層板件的冷成形工藝，與電阻點焊工藝相比，首先無熱效應，因此連接中不會破壞涂漆或鍍層。同時生產(chǎn)中無煙、汽、火花、粉塵、碎屑、噪音等產(chǎn)生的優(yōu)點，極大的提高了工藝安全性和工作環(huán)境的清潔性，降低了對工作人員身體的傷害，環(huán)保優(yōu)良，符合未來綠色工業(yè)的發(fā)展趨勢，因而在汽車工業(yè)中具有廣闊的應用前景。5)鉚接點強度高。6)鉚接質(zhì)量穩(wěn)定，用如下方法控制:一是鉚接點質(zhì)量通過視覺觀察，即通過目測鉚釘頭部高度和鉚接自鎖結構形狀是否正常確定。二是可通過鉚接工具對鉚接力-位移曲線的檢測，對鉚接質(zhì)量進行管理和控制。7)自鎖鉚釘
[0015]進行表面處理，一方面為鉚釘提供了防腐保護，同時可滿足用戶對于美觀的要求；且可根據(jù)用戶的要求，進行不同的表面處理。9)自鎖鉚釘頭部形狀可分為沉頭和平頭兩種型式。沉頭自鎖鉚釘主要用于金屬間薄板的緊固連接。平頭主要是用于非金屬與金屬、非金屬與非金屬間薄板的緊固連接。
(四)

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1薄板自鎖緊固連接系統(tǒng)總體布置和結構示意圖。也是薄板自鎖緊固連接連接方法第一、二、二步不圖。
[0017]圖2自鎖鉚釘3剖視圖。(沉頭頭部)
[0018]圖3平頭頭部示圖。
[0019]圖4第四步?jīng)_壓階段示圖。
[0020]圖5第五步擴張階段示圖。
[0021]圖6第六步自鎖鉚接工具停止加壓階段示圖。
[0022]圖7第七步緊固連接完成示圖。(五)

【具體實施方式】
[0023]本實施例薄板自鎖緊固連接方法，包括如下步驟:
[0024]第一步:制作如下的薄板自鎖緊固連接系統(tǒng):
[0025]見圖2，設由頭部3.1和桿部3.2組成的自鎖鉚釘3，桿部是外表為光桿面的圓筒，筒內(nèi)孔如〗而為尖形圓環(huán)3.3，頭部3.1為沉頭頭部。見圖3，頭部3.1a為平頭頭部。
[0026]見圖1，設連接時，套在自鎖鉚釘3外的圓筒形壓邊圈4;并設放在被連薄板2下面的凹模1，凹模上方有圓環(huán)凹槽1.1。設向自鎖鉚釘施壓的并由自鎖鉚接工具6驅(qū)動的沖錘5，壓邊圈4套在沖錘外圓，兩者間為過渡配合。
[0027]見圖1，本實施例被連薄板為2層:下薄板2.1材料為碳鋼，厚度為2mm，強度為360MPa，延伸率彡12% ;上薄板2.2材料為鋁合金，厚度為1.5mm，強度為230MPa。可以看出:從下薄板到上薄板其厚度和強度逐漸減??；且下薄板2.1厚度大于被連薄板2總厚度的三分之一。
[0028]第二步:見圖1，在制作好上述薄板自鎖緊固連接系統(tǒng)后緊固連接前，首先對自鎖鉚釘3表面進行拋光、鍍鋅、鍍錫或噴涂表面處理。然后將被連接薄板2置于沖錘5和凹模I之間，自鎖鉚釘3通過機械帶式傳送放于沖錘5下被連上薄板2.2表面上，將壓邊圈4套在自鎖鉚釘外。機械帶式傳送體由外部動力驅(qū)動的棘輪3a轉(zhuǎn)動，將整齊排列于鉚釘帶3b上的自鎖鉚釘3逐一送到?jīng)_錘5下方上薄板2.1表面上就位。
[0029]第三步夾緊階段:見圖1，啟動自鎖鉚接工具6，驅(qū)動沖錘5并通過自鎖鉚釘3垂直向下對上薄板2.2進行預壓緊，同時壓邊圈4也隨沖錘5向下壓緊被連薄板2。
[0030]第四步?jīng)_壓階段:見圖4，自鎖鉚接工具6通過沖錘5繼續(xù)向下加壓自鎖鉚釘3，桿部的尖形圓環(huán)3.3刺穿上薄板2.2，同時也驅(qū)使下薄板2.1向凹模I內(nèi)的環(huán)形凹槽1.1發(fā)生塑性變形。
[0031]第五步擴張階段:見圖5繼續(xù)加壓鉚接，下薄板2.1逐漸填充環(huán)形凹槽1.1，在桿部及環(huán)形凹槽共同作用下，桿部3.2向周圍擴張。
[0032]第六步鉚接工具停止加壓階段:見圖6，當自鎖鉚釘下壓至頭部3.1與上薄板2.2上表面平齊，且與下凹部分緊密接觸形成了自鎖鉚釘與薄板間的機械自鎖結構3A時，自鎖鉚接工具6停止加壓。
[0033]第七步緊固連接完成:見圖7，自鎖鉚接工具6上移返回初始工位，壓邊圈4和沖錘5同時上移回位，完成一個自鎖鉚釘?shù)木o固連接。
[0034]本實施例釆用上述薄板自鎖緊固連接方法所需的薄板自鎖緊固連接系統(tǒng)與本實施例方法第一步中薄板自鎖緊固連接系統(tǒng)完全相同，這里不再重復。
【權利要求】
1.薄板自鎖緊固連接方法，其特征是:包括如下步驟: 第一步:制作如下的薄板自鎖緊固連接系統(tǒng): I)設由頭部(3.1)和桿部(3.2)組成的自鎖鉚釘(3)，桿部是外表為光桿面的圓筒，筒內(nèi)孔前端為尖形圓環(huán)(3.3);頭部采用沉頭頭部或平頭頭部；2)設連接時，套在自鎖鉚釘外的圓筒形壓邊圈(4);并設放在被連薄板(2)下面的凹模(I);凹模上方有環(huán)形凹槽(1.D ;3)設向自鎖鉚釘施壓并由自鎖鉚接工具(6)驅(qū)動的沖錘(5)，壓邊圈套在沖錘外圓，兩者間為過渡配合；4)被連薄板為2-3層；最底層下薄板(2.1)的延伸率彡12% ;從最底層下薄板(2.1)到最上層上薄板(2.2)其厚度和強度逐漸減??；下薄板厚度大于被連薄板總厚度的三分之一； 第二步:將被連薄板(2)置于沖錘和凹模之間，自鎖鉚釘通過機械帶式傳送放于沖錘下上薄板(2.2)表面上，將壓邊圈套在自鎖鉚釘外； 第三步夾緊階段:啟動自鎖鉚接工具出)，驅(qū)動沖錘并通過自鎖鉚釘垂直向下對被連薄板進行預壓緊，同時壓邊圈也隨沖錘向下壓緊被連薄板； 第四步?jīng)_壓階段:自鎖鉚接工具通過沖錘繼續(xù)向下加壓自鎖鉚釘，桿部的尖形圓環(huán)(3.3)刺穿上薄板，同時也驅(qū)使下薄板向凹模環(huán)形凹槽內(nèi)發(fā)生塑性變形； 第五步擴張階段:繼續(xù)加壓鉚接，下薄板(2.1)逐漸填充環(huán)形凹槽(1.1)，在桿部及凹模環(huán)形凹槽的共同作用下，桿部(3.2)向周圍擴張； 第六步自鎖鉚接工具停止加壓階段:當自鎖鉚釘下壓至頭部(3.1)與上薄板上表面平齊，且與下凹部分緊密接觸形成了自鎖鉚釘與薄板間的機械自鎖結構(3A)時，自鎖鉚接工具停止加壓； 第七步緊固連接完成:自鎖鉚接工具上移返回初始工位，壓邊圈和沖錘同時上移回位，完成一個自鎖鉚釘?shù)木o固連接。
2.按權利要求1所述薄板自鎖緊固連接方法；其特征是:在第二步中首先對自鎖鉚釘(3)表面進行拋光、鍍鋅、鍍錫或噴涂表面處理。
3.完成權利要求1所述薄板自鎖緊固連接方法所需的薄板自鎖緊固連接系統(tǒng)，其特征是 1)設由頭部(3.1)和桿部(3.2)組成的自鎖鉚釘(3)，桿部是外表為光桿面的圓筒，筒內(nèi)孔如〗而為尖形圓環(huán)(3.3);頭部米用沉頭頭部或平頭頭部； 2)設連接時，套在自鎖鉚釘外的圓筒形壓邊圈(4);并設放在被連薄板(2)下面的凹模(I);凹模上方有環(huán)形凹槽(1.D ; 3)設向自鎖鉚釘施壓并由自鎖鉚接工具(6)驅(qū)動的沖錘(5)，壓邊圈套在沖錘外圓，兩者間為過渡配合； 4)被連薄板為2-3層；最底層下薄板(2.1)的延伸率> 12% ;從最底層下薄板(2.1)到最上層上薄板(2.2)其厚度和強度逐漸減??；下薄板厚度大于被連薄板總厚度的三分之
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【文檔編號】B29C65/60GK104399859SQ201410690113
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月25日 優(yōu)先權日:2014年11月25日
【發(fā)明者】賈云龍, 劉宇, 劉洋, 代廣成, 趙祥云, 熊光連, 何旭 申請人:眉山南車緊固件科技有限公司