CN105728575B - 铝合金薄板的双冲头复合多自由度平底无铆塑性连接工艺 - Google Patents

铝合金薄板的双冲头复合多自由度平底无铆塑性连接工艺 Download PDF

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Abstract

铝合金薄板的双冲头复合多自由度平底无铆塑性连接工艺，连接开始前，将上、下板料叠放在下模具上，下模具固定不动，下模具的上表面平整光滑，用压边圈压住上、下板料，压边圈的中心设有第一冲头，第一冲头和压边圈之间设有圆环状的第二冲头，第一、第二冲头之间存在间隙，连接过程开始，第一、第二冲头向下运动，第一、第二冲头挤压上、下板料，使上、下板料发生变形，下模具的表面平整光滑，压边圈限制了上、下板料的材料向外流动，上、下板料的材料只能向第二冲头和第一冲头之间的间隙流动，从而在下板料中间形成一个凸起点并嵌入到上板料中，在上、下板料之间形成一个机械锁，使两块板料连接在一起，本发明具有可连接材料的组合广泛，连接质量可靠。

Description

铝合金薄板的双冲头复合多自由度平底无铆塑性连接工艺
技术领域
本发明属于板材连接技术领域，具体涉及铝合金薄板的双冲头复合多自由度平底无铆塑性连接工艺。
背景技术
近些年，应用连接汽车板材的无铆连接工艺得到了快速发展。无铆连接工艺采用专用凸凹模具对连接板件进行冲压，利用金属塑性变形能力，通过板件之间的内嵌达到连接目的。与传统连接方式相比，除了在经济、节能、环保等方面具有较大优势外，还非常适用于异质异型、材料表面有镀层或油漆等覆盖件的连接。无铆钉连接工艺是不需要任何辅助材料就能够实现连接的新工艺，因此它成为铝合金薄板连接的重要方法之一，最大程度加速了汽车轻量化的进程，被广泛地应用到国内外的汽车领域中。无铆连接不需要铆钉，对于轻量化而言具有重要意义。
但是轻质板材的无铆塑性连接方式存在以下几个缺点：无铆连接点的静态强度较低；无铆连接会在板材的一侧产生一个较高的凸起，严重影响了板材连接的质量，目前汽车板材连接的一个重要指标就是其美观程度，而无铆连接由于存在凸起点，使其在汽车板材上的应用受到了限制；由于连接点处的凸起会阻碍运动，无铆连接也不适合应用于板材表面有相对运动的场合；传统无铆连接的上模具和下模具需要严格对中，一旦产生偏移将会严重影响连接强度。
为了克服传统无铆连接的缺点，近些年又有人提出了平底无铆连接的工艺，但这种传统的平底无铆连接方式又存在以下几个缺点：传统平底无铆连接工艺的可调节性差，能够调节的参数少，形成的连接点参数较为单一；传统平底无铆连接的材料是从凸模下向上流动，凸模对它的摩擦阻力大，容易形成内部材料的损伤甚至裂纹；传统平底无铆连接的流动是单向的反挤压方式，流动时阻力大，成形时需要的外界载荷大，成形难度大。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供铝合金薄板的双冲头复合多自由度平底无铆塑性连接工艺，实现轻量化板材的连接，有效增加连接点的强度，成形效果好。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
铝合金薄板的双冲头复合多自由度平底无铆塑性连接工艺，包括以下步骤：
连接开始前，将上板料4和下板料5叠放在下模具6上，下模具6固定不动，下模具6的上表面平整光滑，用压边圈3压住上板料4和下板料5，压边圈3的内圆底面有圆角，压边圈3的中心设有第一冲头1，第一冲头1和压边圈3之间设有圆环状的第二冲头2，第二冲头2的中心轴与第一冲头1的中心轴重合，第一冲头1和第二冲头2之间存在间隙，第二冲头2的外径和压边圈3的内径尺寸相同，
连接过程开始，第一冲头1和第二冲头2向下运动，第一冲头1和第二冲头2挤压上板料4和下板料5，使上板料4和下板料5发生变形，下模具6的表面平整光滑，压边圈3限制了上板料4和下板料5的材料向外流动，上板料4和下板料5的材料只能向第二冲头2和第一冲头1之间的间隙流动，从而在下板料5中间形成一个凸起点7并嵌入到上板料4中，在上板料4和下板料5之间形成一个机械锁，使两块板料连接在一起，由于下模具6的表面平整光滑，所以下板料5的下表面始终是平整的。
所述的压边圈3的位置和压力根据需要的成形效果能够分别进行调节。
所述的第一冲头1的位置、速度和压力根据需要的成形效果能够分别进行调节。
所述的第二冲头2的位置、速度和压力根据需要的成形效果能够分别进行调节。
本发明具有以下优点：
可调节性高，两个冲头的位置、速度和压力多个参数可以调节，压边圈3位置和压力可以调节，可以根据不同需求成形连接点；可有效防止材料内部产生的损伤和裂纹；材料流动阻力小，需要的成形力低，成形效果好；不需要铆钉等辅助材料；平底无铆连接无需将上下模具对中，提高生产效率；可连接材料的组合广泛，可连接异种材质的板材；连接质量可靠，连接的强度高；形成的连接点表面平整光滑。
附图说明
图1是连接开始前示意图。
图2是连接过程中的示意图
图3是连接结束后的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
铝合金薄板的双冲头复合多自由度平底无铆塑性连接工艺，包括以下步骤：
参照图1，连接开始前，将上板料4和下板料5叠放在下模具6上，下模具6固定不动，下模具6的上表面平整光滑，用压边圈3压住上板料4和下板料5，压边圈3的内圆底面有圆角，压边圈3的位置和压力根据需要的成形效果能够分别进行调节，压边圈3的中心设有第一冲头1，第一冲头1和压边圈3之间设有圆环状的第二冲头2，第二冲头2的中心轴与第一冲头1的中心轴重合，第一冲头1和第二冲头2之间存在间隙，第二冲头2的外径和压边圈3的内径尺寸相同，
参照图2和图3，连接过程开始，第一冲头1和第二冲头2向下运动，第一冲头1的位置、速度和压力根据需要的成形效果能够分别进行调节，第二冲头2的位置、速度和压力根据需要的成形效果能够分别进行调节，第一冲头1和第二冲头2挤压上板料4和下板料5，使上板料4和下板料5发生变形，下模具6的表面平整光滑，压边圈3限制了上板料4和下板料5的材料向外流动，上板料4和下板料5的材料只能向第二冲头2和第一冲头1之间的间隙流动，从而在下板料5中间形成一个凸起点7并嵌入到上板料4中，在上板料4和下板料5之间形成一个机械锁，使两块板料连接在一起，由于下模具6的表面平整光滑，所以下板料5的下表面始终是平整的。

Claims (4)

1.铝合金薄板的双冲头复合多自由度平底无铆塑性连接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
连接开始前，将上板料(4)和下板料(5)叠放在下模具(6)上，下模具(6)固定不动，下模具(6)的上表面平整光滑，用压边圈(3)压住上板料(4)和下板料(5)，压边圈(3)的内圆底面有圆角，压边圈(3)的中心设有第一冲头(1)，第一冲头(1)和压边圈(3)之间设有圆环状的第二冲头(2)，第二冲头(2)的中心轴与第一冲头(1)的中心轴重合，第一冲头(1)和第二冲头(2)之间存在间隙，第二冲头(2)的外径和压边圈(3)的内径尺寸相同，
连接过程开始，第一冲头(1)和第二冲头(2)向下运动，第一冲头(1)和第二冲头(2)挤压上板料(4)和下板料(5)，使上板料(4)和下板料(5)发生变形，下模具(6)的表面平整光滑，压边圈(3)限制了上板料(4)和下板料(5)的材料向外流动，上板料(4)和下板料(5)的材料只能向第二冲头(2)和第一冲头(1)之间的间隙流动，从而在下板料(5)中间形成一个凸起点(7)并嵌入到上板料(4)中，在上板料(4)和下板料(5)之间形成一个机械锁，使两块板料连接在一起，由于下模具(6)的表面平整光滑，所以下板料(5)的下表面始终是平整的。
2.根据权利要求1所述的铝合金薄板的双冲头复合多自由度平底无铆塑性连接工艺，其特征在于：所述的压边圈(3)的位置和压力根据需要的成形效果能够分别进行调节。
3.根据权利要求1所述的铝合金薄板的双冲头复合多自由度平底无铆塑性连接工艺，其特征在于：所述的第一冲头(1)的位置、速度和压力根据需要的成形效果能够分别进行调节。
4.根据权利要求1所述的铝合金薄板的双冲头复合多自由度平底无铆塑性连接工艺，其特征在于：所述的第二冲头(2)的位置、速度和压力根据需要的成形效果能够分别进行调节。
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