CN105195662A - 紧固车辆部件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧固车辆部件的方法。一种改进的接合工艺将部件互锁在一起并避免接合件的穿破，而接合件穿破的话将会是不可行的。该工艺用于将相对薄的后部件接合到相对厚的前部件。专用支承板接合到前部件和后部件，使得后部件夹在前部件和支承板之间。前部件、后部件和支承板塑性变形，以通过自冲铆钉的插入、压铆或流钻螺钉的插入来建立互锁。

Description

紧固车辆部件的方法

技术领域

本公开涉及车辆制造领域。更具体地，本公开属于紧固车辆部件的方法。

背景技术

皮卡车是具有后面的顶部敞开的货物区(通常称为车厢)的机动车辆。皮卡车流行的原因在很大程度上在于车厢允许皮卡车以多种不同的方式使用，包括运载各种类型的货物和拖曳多种类型的拖车。传统上，皮卡车上的车身的大部分结构由钢合金形成。通过多年的经验，皮卡车的设计者已经学会了如何设计能够经受各种苛刻的皮卡车应用的钢制卡车车身部件。当前的监管和经济环境使得皮卡车燃料效率更高、功能更多以及耐用性更好的重要性提高。减少车辆(尤其是当空载时)的燃料消耗的一种方式是减少车辆的结构重量。

与钢合金相比，铝合金通常具有更高的强度重量比。因此，对于各种车辆部件用铝代替钢提供了减轻重量的可能性。然而，铝的弹性模量通常小于钢的弹性模量。同样，对钢部件行得通的接合部件的制造技术和方法对于同样的铝部件可能行不通。由于这些和其他区别，导致简单的材料替换不一定产生可接受的设计。已知将车辆部件接合在一起以形成车辆结构的多种方法，每种方法都具有优点和缺点。一些方法不适合于将由一种材料制成的部件接合到由不同材料制成的部件。

适合于接合部件(包括由不同材料制成的部件)的一种方法是自冲铆接工艺。在图1和2中描绘了自冲铆接工艺。包括前部件10和后部件12的部件堆夹在模具16和坯件保持件18之间。模具包括突起20。通过冲压机24迫使铆钉22进入堆中。在图1中，铆钉22刚开始使堆中的材料变形。在图2中，已经迫使铆钉进入堆中足够远，远到使得铆钉的头与前部件10的顶表面大致平齐，这使前部件10和后部件12塑性变形。在该工艺期间推入模具中的材料称为纽扣(button)。图3示出了穿过该纽扣的剖面。注意，铆钉24已刺穿前部件10并延伸到后部件12中，同时形成喇叭口。通过这种铆钉向外张开产生机械互锁，其中，互锁的一个测量值可被描述为直径D2和D1的差除以2。D1是在前部件10和后部件12之间的交界处铆钉的直径。D2是向外张开的铆钉的尾部的最大直径。

在自冲铆接工艺中可能遇到两种故障模式。在一种故障模式下，未建立使部件互锁所需的直径关系。在一些情况下，可通过使用更长的铆钉解决未互锁故障模式。在第二种故障模式下，后部件在纽扣的基部破裂。这可使对腐蚀敏感的表面暴露。此外，可施加在部件之间的粘合剂可通过破裂处挤出，并可聚集在模具16的突起20上，除非清洁掉，否则会影响未来的接合。在一些情况下，可通过使用更短的铆钉解决第二故障模式(称为穿破)。然而，在一些情况下，例如当后部件相对于前部件薄时，长度足以实现互锁的铆钉对于避免穿破来说又太长。因此，自冲铆接工艺传统上局限于后部件相对厚处的接合。

发明内容

一种将后部件连接到前部件的方法包括：将后部件夹在前部件和专用支承板之间；向前部件施加力，以使前部件、后部件和专用支承板塑性变形而建立互锁。在自冲铆接工艺中，例如，通过将铆钉插入穿过前部件和后部件至专用支承板中而施加力。在铆钉插入期间当铆钉形成喇叭口时，建立互锁，使得在后部件和专用支承板的交界处铆钉的直径小于更深入专用支承板中的铆钉的直径。在自冲铆接工艺中，延伸到专用支承板中的材料是铆钉。该工艺可应用于如下情况：在没有专用支承板的情况下，如果使用足够长的铆钉以实现互锁，则后部件会破裂(称为穿破)。该工艺可与粘合剂的使用相结合地使用。该方法可应用于后部件比前部件薄的接合处，后部件的厚度小于1.5mm，或者前部件的厚度大于3.0mm。当后部件由层压板制成时，可应用该方法。

在另一实施例中，一种将薄的后部件连接到较厚的前部件的方法，包括：将后部件夹在前部件和比后部件厚的支承板之间，以形成堆；迫使紧固件进入堆中。例如，紧固件可以是自冲铆钉。

一种车辆子总成包括：前围侧面板；支承板；仪表板，夹在前围侧面板和支承板之间；铆钉，延伸穿过前围侧面板和仪表板至支承板中。仪表板可比前围侧面板薄。前围侧面板和支承板可以是铝的。仪表板可以是钢层压板结构。铆钉还可延伸穿过铰链柱。

附图说明

图1是根据现有技术的自冲铆钉插入到部件堆中的初始阶段的剖视图。

图2是根据现有技术的自冲铆钉插入到部件堆中的最终阶段的剖视图。

图3是根据现有技术的带互锁的自冲铆接的剖视图。

图4是包括前围侧面板(cowlsidepanel)、仪表板和铰链柱的汽车子总成的轴测图。

图5是根据本公开的实施例的包括专用支承板的图4中的子总成内的第一自冲铆接的剖视图。

图6是根据本公开的实施例的包括专用支承板的图4中的子总成内的第二自冲铆接的剖视图。

具体实施方式

本公开的实施例是示例，其它实施例可采用各种和可选的形式。附图不一定按照比例，可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。公开的具体结构性和功能性细节不被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员如何使用本发明的代表性基础。参照任一附图说明和描述的各个特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征组合，以产生未明确说明或描述的实施例。与本公开的教导一致的特征的组合和变形可用于具体应用或实施方式。

图4示出了包括仪表板30、前围侧面板32和铰链柱34的总成。仪表板30从两个薄钢层结合在一起的钢层压板冲压。前围侧面板32从5754-O铝合金坯料冲压，铰链柱34从6111-T4铝合金坯料冲压。这些面板可由其他5000和6000系列铝合金制成。仪表板30和前围侧面板32在区域36中彼此接合。在该区域中，仪表板30的厚度小于1.5mm，前围侧面板32的厚度是2.0mm。仪表板30、前围侧面板32和铰链柱34在区域38中彼此接合。在该区域中，仪表板30和前围侧面板32具有与上述厚度相同的厚度，铰链柱34的厚度大于2.0mm。在该区域中，仪表板30太薄而不能用作自冲铆接工艺的后部件。

通过增加专用支承板，自冲铆接工艺实现互锁，但接合件不会穿破，否则的话会遇到两种故障模式中的一种。专用支承板是离散的部件，该离散的部件接合到堆中的后部件和其他部件，不然的话，专用支承板就不是未连接着的了，并且专用支承板不具有除了使接合坚固和使制造组件的工艺可行以外的功能。对于前部件的厚度大于3.0mm的接合处、对于后部件的厚度小于1.5mm的接合处、以及对于后部件比前部件薄的接合处，改进的使用支承板的自冲铆接工艺可产生可行的接合。

在针对区域36的改进的工艺中，仪表板30夹在前围侧面板32和专用支承板40之间。然后，迫使铆钉通过前围侧面板32、前部件、仪表板30、后部件，至支承板40中。在图5中示出了当支承板的厚度是2.5mm且由5000或6000系列铝合金制成时所产生的接合部的剖面。具有互锁的可接受的接合利用厚度是3.0mm的支承板实现。不存在不期望的故障模式-穿破。在针对区域38的改进的工艺中，堆包括铰链柱34、前围侧面板32、仪表板30和专用支承板40。然后，铆钉插入穿过铰链柱34、前围侧面板32、仪表板30，至支承板40中。在图6中示出了当支承板的厚度是2.5mm且由5000或6000系列铝合金制成时所产生的接合部的剖面。

增加专用支承板还可使压铆接合对于否则的话后部件可能过薄的应用可行。除了不插入铆钉之外压铆工艺类似于上述自冲铆接工艺。在压铆工艺中，通过冲压机迫使前件进入后件中，使得当材料流入砧或模具中时建立互锁。在改进的压铆工艺中，迫使前件进入专用支承板中以建立互锁。

增加专用支承板还可使流钻螺钉接合对于否则的话后部件可能过薄的应用可行。在流钻工艺中，通过插入工具迫使螺钉穿过堆。插入工具使螺钉旋转同时向堆内施加轴向力。可能不需要为了接合的可行性而在金属板材组件中预钻先导孔或间隙孔以使接合可用。流钻旋紧工艺在螺钉高速旋转时，暂时软化接合点附近的材料。在接合工艺期间在原位处形成螺纹。由于形成螺纹接合，所以可去除螺钉，然后用另一螺钉重新安装或更换。如果后部件太薄，则随后的缺少螺纹接合可能不足以适当地接合材料。另一方面，如果专用支承板增加到堆并位于后部件的后面，则在支承板中建立足够的螺纹。

虽然上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了由权利要求包括的所有可能的形式。说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语。理解的是，可进行各种改变且可结合各个实施例的特征以形成本发明的可能未明确描述或说明的进一步的实施例。虽然各个实施例被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，取决于具体应用和实施方式，可对一个或更多个特征或特性折中，以实现期望的整体系统属性。被描述为在一个或更多个特性方面比其他实施例或现有技术实施方式不那么令人期望的实施例不在本公开的范围之外，而是可期望用于具体应用。

Claims (19)

1.一种将后部件连接到前部件的方法，包括：

将后部件夹在前部件和专用支承板之间；

使前部件、后部件和专用支承板塑性变形，使得材料延伸到专用支承板中，所述材料在后部件和专用支承板的交界处具有第一直径，并在更深入于专用支承板中具有比第一直径大的第二直径。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，使前部件、后部件和专用支承板塑性变形包括：将铆钉插入穿过前部件和后部件至专用支承板中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，在不存在专用支承板的情况下，将铆钉插入穿过前部件会导致后部件破裂。

4.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：将粘合剂涂覆于前部件和后部件之间。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，后部件的厚度小于前部件的厚度。

6.根据权利要求2所述的方法，其中，后部件的厚度小于专用支承板的厚度。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，后部件的厚度小于1.5mm。

8.根据权利要求2所述的方法，其中，前部件的厚度大于3.0mm。

9.根据权利要求2所述的方法，其中，后部件由层压板制成。

10.一种将后部件连接到比后部件厚的前部件的方法，所述方法包括：

将后部件夹在前部件和比后部件厚的支承板之间，以形成堆；

迫使紧固件进入堆中，以使前部件、后部件和支承板塑性变形。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，紧固件是自冲铆钉。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，铆钉延伸到支承板中，铆钉在后部件和支承板的交界处具有第一直径，并在更深入于支承板中具有比第一直径大的第二直径。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，迫使自冲铆钉进入由前部件和后部件构成的堆中会导致后部件破裂。

14.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括：将粘合剂涂覆于前部件和后部件之间。

15.根据权利要求10所述的方法，其中，后部件由钢层压板制成。

16.一种车辆，包括：

前围侧面板；

支承板；

仪表板，夹在前围侧面板和支承板之间；

铆钉，延伸穿过前围侧面板和仪表板至支承板中，铆钉在仪表板和支承板的交界处具有第一直径，并在更深入于支承板中具有第二直径，第二直径比第一直径大。

17.根据权利要求16所述的车辆，其中，仪表板的厚度小于前围侧面板的厚度并小于支承板的厚度。

18.根据权利要求16所述的车辆，其中，支承板和前围侧面板是铝的，仪表板是钢层压板。

19.根据权利要求16所述的车辆，所述车辆还包括铰链柱，其中，螺钉还延伸穿过铰链柱。