一种异种材料的自冲铆接模具及其铆接方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种异种材料的自冲铆接模具及其铆接方法及其应用。所述模具的结构包括：冲头柄的下端穿过上模具顶面的通孔后进入上模具腔中，且冲头柄能够在该通孔中自由运动。冲头固定在冲头柄的下端，上模具的外围框架形成压边圈。铆钉吸附部件连接在冲头的底面上，铆钉为边缘凸起中间凹陷结构，铆钉吸附在铆钉吸附部件上。凹模设置在下模具的内部，且凹模位于铆钉正下方，凹模与铆钉为凹凸匹配的构造。顶出装置设置在下模具上表面的两侧的凹槽中。其形成的铆钉和下板料材料实现机械互锁，该紧锁机构由“几”字状铆钉形成，铆钉在被冲头按压的情况下穿透上板料并在不破坏的下板料的情况下向下板料扩口，具有出色的连接能力。具有出色的连接能力。具有出色的连接能力。

【技术实现步骤摘要】
一种异种材料的自冲铆接模具及其铆接方法及其应用


[0001]本专利技术涉及异种材料的冷成形
，尤其涉及一种异种材料的自冲铆接模具及其铆接方法及其应用。

技术介绍

[0002]本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]随着汽车行业的发展，轻量化越来越受到人们的关注，汽车高强钢的使用大大降低了汽车的车身的重量，镁铝合金的重量也比较轻且具有良好的减震的性能，镁铝合金的汽车零部件可以有效的减轻汽车的重量。在汽车工业中，通常使用电阻点焊连接板材，但是由于异种金属板的熔点、电阻和晶格的差异，电阻点焊不适用异种材料金属板的连接。
[0004]自冲铆接技术是电阻焊的一种代替方法，它是一种冷成形技术，它可以在两块及以上的薄板之间形成牢固的机械互锁连接，此技术可以运用到汽车车身的各项零件，打破了只有同种材料的才具有良好的焊接连接性能，此铆接方法实现的异种材料的良好的连接性能。
[0005]然而，由于异种材料金属板的熔点、电阻和晶格的差异，如镁铝合金和高强钢，这类板材很难通过电阻点焊的技术进行连接，而传统的铆接方式容易在连接处出现裂纹现象，导致力学性能不佳、连接不牢固。

技术实现思路

[0006]针对上述的问题，本专利技术提供了一种异种材料的自冲铆接模具及其铆接方法及其应用，其形成的铆钉和下板料材料实现机械互锁，该紧锁机构由“几”字状铆钉形成，铆钉在被冲头按压的情况下穿透上板料并在不破坏的下板料的情况下向下板料扩口，具有出色的连接能力。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术公开如下的技术方案。
[0008]在本专利技术的第一方面，公开一种异种材料的自冲铆接模具，包括：上模具和下模具；其中，所述上模具包括冲头柄、冲头、压边圈、铆钉吸附部件和铆钉。所述下模具包括凹模和顶出装置；所述冲头柄的下端穿过上模具顶面的通孔后进入上模具腔中，且冲头柄能够在该通孔中自由运动。所述冲头固定在冲头柄的下端，所述上模具的外围框架形成压边圈，起到固定板料的作用。所述铆钉吸附部件连接在冲头的底面上，所述铆钉为边缘凸起中间凹陷结构，类似于“几”字形或“八”字形结构，铆钉吸附在铆钉吸附部件上。所述凹模设置在下模具的内部，且凹模位于铆钉正下方，凹模与铆钉为凹凸匹配的构造。所述顶出装置设置在下模具上表面的两侧的凹槽中。
[0009]进一步地，还包括垫圈，其设置在上模具和待铆接的板料之间。
[0010]所述铆钉由钉头和与钉头一体成形的钉杆组成，其中，所述钉头圆形，钉杆为边缘
凸起中间凹陷的“八”字形结构，这种结构的钉杆和钉头组成了“几”字型结构的铆钉，铆钉在被冲头按压的情况下穿透上板料并在不破坏下板料的情况下向下板料中扩口。
[0011]进一步地，所述铆钉的总高度大于上板料的厚度且小于上、下板料的总厚度，优选的高度为大于上板料的厚度并且不超过上、下板料总厚度的2/3。
[0012]可选地，所述铆钉的高度尺寸分别有6mm、8mm、10mm三种规格；铆钉的钉头直径不超过铆钉总高度且大于铆钉自身高度的1/2，优选为铆钉钉头直径为4mm、6mm、8mm三种规格。
[0013]进一步地，在无板料的情况下所述凹模的形状与铆钉相闭合时两者之间留有一定间隙。
[0014]进一步地，所述顶出装置包括顶杆和弹簧，其中，所述弹簧位于顶杆的下方，以便于在弹簧受到的压力释放后，顶杆在弹簧作用下将板料从凹模中顶出。
[0015]进一步地，所述铆钉吸附部件为电磁铁，控制系统控制电磁铁的磁力使铆钉吸附在电磁铁上，铆接完毕后控制系统控制电磁铁的磁力消失，铆钉与电磁铁脱离。
[0016]进一步地，还包括控制系统，其能够上模具进行上下运动以及控制冲头柄在上模具中运动。
[0017]可选地，所述上模具、下模具、冲头柄、冲头、顶出装置的材质均为模具钢，优选为合金工具钢；所述铆钉的材质为碳素结构钢。
[0018]在本专利技术的第二方面，公开一种异种材料的自冲铆接方法，包括如下步骤：（1）将待铆接的下板料置于下模具上，然后将上板料放置于下板料上，在控制系统的驱动下使上模具向下移动，使压边圈将上板料和下板料压紧在上、下模具之间；（2）当上板料和下板料被压紧后，控制系统控制冲头向下运动，铆钉在冲头底部铆钉吸附部件的作用下吸附在冲头的底面上跟随冲头一起向下运动，进而铆钉在冲头的压力下穿透上板料并不破坏下板料的情况下向下板料扩口，使上板料和下板料铆接在一起；（3）铆接完成后冲头和铆钉分离，冲头上移回程，上模具也跟随上移，压边圈离开上板料后，顶出装置将铆接完成的板料顶出，即得。
[0019]进一步地，步骤（1）中，所述下板料是至少具有10%及以上延伸率的金属材料，且下板料8厚度不小于上板料厚度的七倍，优选为下板料8的厚度为上板料和下板料总厚度的三分之一。
[0020]进一步地，步骤（2）中，所述冲头的下压速率为100~120mm/min。
[0021]在本专利技术的第三方面，公开所述异种材料的自冲铆接模具及其铆接方法在材料成形或材料连接中的应用，尤其是在异种材料成形或连接中的应用。
[0022]有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术提出的铆接方法和模具可以连接不易焊接的异种材料，无须预先打孔，上板料与下板料形成机械互锁接头保证了高的连接强度；而且由于下板料不被刺穿，不会破坏下板料的涂镀层，铆合过程高效快捷，适应汽车制造业的大批量生产；（2）本专利技术有效克服了异种材料难以连接以及连接性能差的问题，拓宽了传统的冷铆接技术的使用范围，作为一种冷成形技术，它可以在两块及以上的薄板之间形成牢固的机械互锁连接，该锁紧机构由“几”字状铆钉形成，铆钉在被冲头按压的情况下穿透上板料并在不破坏下板料的情况下向下板料扩口，具有出色的连接能力。
附图说明
[0023]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0024]图1为本专利技术实施例中异种材料的自冲铆接模具结构示意图。
[0025]图2为本专利技术实施例中异种材料的自冲铆接模具下行时铆钉刚接触上板料的示意图。
[0026]图3为本专利技术实施例中异种材料的自冲铆接模具下行时铆钉嵌入板料的示意图。
[0027]图4本专利技术实施例中异种材料铆接成形后的示意图。
[0028]图中标记为：1
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上模具、2
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下模具、3
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冲头柄、4
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冲头、5
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压边圈、6
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铆钉吸附部件、7
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铆钉、8
‑
凹模、9
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顶出装置、10
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垫圈、11
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上板料、12
‑
下板料。
具体实施方式
[0029本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.材料自冲铆接模具，其特征在于，包括：上模具，其包括冲头柄、冲头、压边圈、铆钉吸附部件和铆钉；下模具，其包括凹模和顶出装置；其中：所述冲头柄的下端穿过上模具顶面的通孔后进入上模具腔中，且冲头柄能够在该通孔中自由运动；所述冲头固定在冲头柄的下端，所述上模具的外围框架形成压边圈；所述铆钉吸附部件连接在冲头的底面上，所述铆钉为边缘凸起中间凹陷的“几”字形结构，铆钉吸附在铆钉吸附部件上；所述凹模设置在下模具的内部，且凹模位于铆钉正下方，凹模与铆钉为凹凸匹配的构造；所述顶出装置设置在下模具上表面的两侧的凹槽中。2.根据权利要求1所述的材料自冲铆接模具，其特征在于，所述铆钉由钉头和与钉头一体成形的钉杆组成，其中，所述钉头圆形，钉杆为边缘凸起中间凹陷的“八”字形结构，该结构的钉杆和钉头组成了“几”字型结构的铆钉。3.根据权利要求1所述的材料自冲铆接模具，其特征在于，所述铆钉的总高度大于上板料的厚度且小于上、下板料的总厚度，优选的高度为大于上板料的厚度并且不超过上、下板料总厚度的2/3；优选地，所述铆钉的高度尺寸分别有6mm、8mm、10mm三种规格；铆钉的钉头直径不超过铆钉总高度且大于铆钉自身高度的1/2；优选地，所述铆钉钉头直径为4mm、6mm、8mm三种规格。4.根据权利要求1所述的材料自冲铆接模具，其特征在于，在无板料的情况下所述凹模的形状与铆钉相闭合时两者之间具有间隙。5.根据权利要求1所述的材料自冲铆接模具，其特征在于，所述顶出装置包括顶杆和弹簧，且所述弹簧位于顶杆的下方；优选地，所述铆钉吸附部件为电磁铁。6.根据权利要求1
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5任一项所述的材料自冲铆接模具，其特征在于，还包括垫...

【专利技术属性】
技术研发人员：景财年，张志浩，林涛，刘磊，赵顺治，吴聪，吴忠林，李兆通，冯燕，叶道珉，雷启腾，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：