半空心螺纹铆钉及其单边连接方法技术

一种半空心螺纹铆钉，包括：一体成形的铆钉头和空心结构的铆钉体，该铆钉体从下而上依次包括：流钻部、攻丝部和螺纹部，其中：流钻部和攻丝部位于空心结构的外缘，流钻部的底端为楔形锥角。本发明专利技术通过攻丝与拧紧实现螺纹连接，最终形成螺纹-固相复合连接；铆接完成后，铆钉尖端未刺穿下层板材，保证了接头的密封性，提升抗腐蚀能力；由于下层板无尖锐凸起，使该工艺可以用于型材外其他类型的连接，扩大了工艺的应用范围。工艺的应用范围。工艺的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
半空心螺纹铆钉及其单边连接方法


[0001]本专利技术涉及的是一种单边连接领域的技术，具体是一种半空心螺纹铆钉及其单边连接方法。

技术介绍

[0002]轻合金铸件、挤压型材等轻量化结构因其较于板材在薄壁结构刚度方面的显著优势而被广泛应用于汽车、机车、火箭等壳体的制造中。然而，在连接封闭/半封闭型材或轻合金铸件时，受空间限制，双边连接难以实现，需要采用单边连接技术。现有单边连接技术中，抽芯铆接技术需要在连接板上预制通孔，这不仅降低了生产节拍，还因预制孔与铆钉的同轴度要求高给生产带来困难，且预制孔产生的金属碎屑也将给使用者带来不适体验。流动钻铆技术无需预制孔，但由于螺钉需要穿透所有连接板材而降低了接头的密封性，从而降低了接头的耐腐蚀性；穿孔过程中软化的轻合金被挤入板材间，使接头中出现间隙；螺钉尾端与螺纹成形区对连接强度无实际作用，额外增加了螺钉的长度和重量，不利于轻量化，且限制了其在较小腔体结构中的应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种半空心螺纹铆钉及其单边连接方法，在半空心铆钉外壁从下至上依次设计流钻、攻丝与螺纹三个部分，实现螺纹连接。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]本专利技术涉及一种半空心螺纹铆钉，包括：一体成形的铆钉头和空心结构的铆钉体，该铆钉体从下而上依次包括：流钻部、攻丝部和螺纹部，其中：流钻部和攻丝部位于空心结构的外缘。
[0006]所述的流钻部、攻丝部和螺纹部的高度同时满足：H1＝K1H2，H1+H2＝K2R1，H1+H2+H3＝H，其中：H为铆钉体的高度，H1为流钻部的高度，H2为攻丝部的高度，H3为螺纹部的高度，R1为铆钉体的外径，K1和K2为修正系数；通过流钻部、攻丝部和螺纹部的一体式设计实现钻孔、攻丝、连接操作一体化，工艺完成后获得螺纹-固相复合连接接头。
[0007]所述的修正系数K1优选为[1.2,2.0]，K2优选为[0.5,0.8]。
[0008]所述的铆钉体的高度满足：H＝t1+Kt
2-0.2，其中：H为铆钉体高度，t1为上层连接件的厚度，t2为下层连接件的厚度，K为修正系数；通过优化铆钉体高度，精确控制施工过程中工件材料的挤出量，保证下层板不被刺透的同时提供更长的连接长度。
[0009]所述的修正系数K优选为[1.5,2.0]。
[0010]所述的铆钉体的空心结构的深度满足：其中：h为空心结构的深度，t为待连接件的总厚度，δ为下层连接件的延展率，R1为铆钉体的外径，R2为铆钉体的内径，K3为修正系数；在减轻接头的重量的同时为受挤的工件材料提供流动空间。
[0011]所述的修正系数K3优选为[0.01,0.04]。
[0012]本专利技术涉及一种半空心螺纹铆钉的单边连接方法，待连接件经压边圈压紧，铆钉和与之匹配的驱动头装配后置于上层连接件上并与压边圈同轴，铆钉经穿入阶段、攻丝阶段和拧紧阶段与待连接件形成未刺穿待连接件的螺纹-固相复合连接。
[0013]所述的穿入阶段具体是：驱动头带动铆钉以高速旋转、低速进给的方式刺入上层连接件至铆钉的流钻部完全进入待连接件内以使铆钉内、外侧之间形成固相连接，此时通过流钻部的摩擦产热软化待连接件并使下层连接件产生塑性流动。
[0014]所述的攻丝阶段具体是：驱动头带动铆钉降低旋转速度，攻丝部与待连接件接触形成螺纹。
[0015]所述的拧紧阶段具体是：驱动头带动铆钉进一步降低旋转速度，铆钉体外侧的螺纹相继与待连接件实现螺纹啮合至驱动头的扭矩达到预设值则停止。技术效果
[0016]本专利技术整体解决了现有技术中：流动钻铆技术需要穿透所有连接板材而降低了接头的密封性，从而降低了接头的耐腐蚀性；穿孔过程中软化的轻合金被挤入板材间，使接头中出现间隙；螺钉尾端与螺纹成形区对连接强度无实际作用，额外增加了螺钉的长度和重量，不利于轻量化，且限制了其在较小腔体结构中的应用等诸多问题。
[0017]与现有技术相比，本专利技术在半空心铆钉外壁从下至上依次设计流钻、攻丝与螺纹三个部分，通过攻丝与拧紧实现螺纹连接，最终形成螺纹-固相复合连接；铆接完成后，铆钉尖端未刺穿下层板材，保证了接头的密封性，提升抗腐蚀能力；由于下层板无尖锐凸起，使该工艺可以用于型材外其他类型的连接，扩大了工艺的应用范围；半空心结构设计一方面使铆钉体变粗，以传递更大的扭矩，提供更高的螺纹负载，另一方面减轻了铆钉的质量，使该工艺更满足轻量化生产的需求。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的结构示意图；
[0019]图中：a为正视图；b为俯视图；
[0020]图2为铆钉的结构示意图；
[0021]图中：a为实施例1的铆钉示意图；b为实施例2的铆钉示意图；c为实施例3的铆钉示意图；
[0022]图3为实施例1的应用过程图；
[0023]图中：a为步骤1的示意图；b为步骤2的示意图；c为步骤3的示意图；d为步骤4的示意图；e为实施例1形成的螺纹-固相复合接头示意图；
[0024]图4为实施例2的应用过程图；
[0025]图中：a为步骤1的示意图；b为步骤2的示意图；c为步骤3的示意图；d为步骤4的示意图；e为实施例2形成的螺纹-固相复合接头示意图；
[0026]图5为实施例3的应用过程图；
[0027]图中：a为步骤1的示意图；b为步骤2的示意图；c为步骤3的示意图；d为步骤4的示意图；e为实施例3形成的螺纹-固相复合接头示意图；
[0028]图中：铆钉1、驱动头2、压边圈3、待连接件4、预制孔5、铆钉头101、铆钉体102、定位孔103、驱动结构104、集屑槽105、支承面106、螺纹部107、攻丝部108、流钻部109、锥角110、
上层连接件401、中层连接件402、下层连接件403。
具体实施方式
实施例1
[0029]本实施例采用的待连接件4包括：牌号为AA6061-T6的上层连接件401和牌号为6005A-T6的下层连接件403；所述的上层连接件401的厚度为2.5mm；所述的下层连接件403的厚度为4.0mm。
[0030]如图1所示，本实施例涉及一种半空心螺纹铆钉，包括：一体连接的铆钉头101和铆钉体102。
[0031]所述的铆钉1的高度为10.6mm；所述的铆钉头101的高度为2.0mm，其直径为10.0mm。
[0032]所述的铆钉头101的上端部中央设有定位孔103，该定位孔103外设有六个均匀分布的呈楔形齿状的驱动结构104。
[0033]所述的驱动结构104的齿深为1.2mm。
[0034]所述铆钉头101的下端部由内而外设有一体化的凹入式的集屑槽105和支承面106，其中：集屑槽105与铆钉体102相连。
[0035]所述的集屑槽105和支承面106均为磨砂处理的粗糙面以与上层连接件401保持良好的密封性，该集屑槽105的尺寸根据铆钉1的尺寸确定。
[0036]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半空心螺纹铆钉，其特征在于，包括：一体成形的铆钉头和空心结构的铆钉体，该铆钉体从下而上依次包括：流钻部、攻丝部和螺纹部，其中：流钻部和攻丝部位于空心结构的外缘，流钻部的底端为楔形锥角。2.根据权利要求1所述的半空心螺纹铆钉，其特征是，所述的铆钉头的上端部同轴设有定位孔，其下端由内向外设有凹入式的集屑槽以及与之一体连接的支承面。3.根据权利要求2所述的半空心螺纹铆钉，其特征是，所述的定位孔为倒圆台状，其外周设有驱动结构；所述的驱动结构呈四角梅花状、六边形或由多个楔形齿状结构组成，整体为凸起或凹槽设计。4.根据权利要求1所述的半空心螺纹铆钉，其特征是，所述的流钻部、攻丝部和螺纹部的高度同时满足：H1＝K1H2，H1+H2＝K2R1，H1+H2+H3＝H，其中：H为铆钉体的高度，H1为流钻部的高度，H2为攻丝部的高度，H3为螺纹部的高度，R1为铆钉体的外径，K1和K2为修正系数。5.根据权利要求1或4所述的半空心螺纹铆钉，其特征是，所述的铆钉体的高度满足：H＝t1+Kt
2-0.2，其中：H为铆钉体高度，t1为上层连接件的厚度，t2为下层连接件的厚度，K为修正系数。6.根据权利要求1所述的半空心螺纹铆钉，其特征是，所述的铆钉体的空心结构的深度满足：其中：h为空心结构的深度...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨炳鑫，李永兵，马运五，山河，雷海洋，
申请(专利权)人：上海治嵘工业装备有限公司，
类型：发明
国别省市：