CN108435935A - 一种用于压印连接三明治结构中泡沫金属夹层的冲头套预压装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于压印连接三明治结构中泡沫金属夹层的冲头套预压装置及处理方法，装置包括气压缸、C框架、冲头、冲头套、下模、定位孔、调节孔、紧固螺栓和冲杆；所述C框架上部开口处顶部装有气压缸；C框架上部开口处底部装有冲头，冲头套嵌套在冲头外侧底部，C框架下部开口处顶部装有下模，冲头、冲头套和下模的中心在一条垂直线上；紧固螺栓分别穿过冲头套上的调节孔和冲头上的定位孔，调节孔的不同位置可以控制预压泡沫金属的厚度，冲杆嵌套在冲头内部。使用本发明预压后再进行压印连接形成的接头，会使材料的流通性更好，成型过程更加完整，使最终的接头力学性能，吸震性能都得到良好的发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于压印连接三明治结构中泡沫金属夹层的冲头套预压装置及处理方法，属于压印连接工艺领域。
背景技术
21世纪以来，能源紧缺及环境污染问题已成为全人类共同的危机。为了解决好这些问题，结构轻量化设计慢慢受到重视。在结构轻量化设计的进程中，新型薄板材料被大量使用。而在连接诸如铝合金等轻金属材料时，传统的焊接方式已经失效，压印连接是解决这个问题的优选方法之一。
压印连接技术的作用机理是使板材发生冷挤压变形，形成相互镶嵌的连接点来固定上下板；泡沫金属是指含有泡沫气孔的特种金属材料。由于其独特的结构特点，泡沫金属具有密度小、隔热性能好、隔音性能好以及能够吸收电磁波等一系列优点，在航空航天及汽车制造等领域具有广阔的应用前景。
金属板材-泡沫金属-金属板材组合的“三明治”泡沫金属夹层板结构因具有减震，缓冲性能良好等特点被广泛应用于工程领域。在压印连接含有泡沫金属夹层的板材时，泡沫金属的厚度会影响到接头成形效果及其力学性能。当泡沫金属厚度较厚时，直接压印连接含有泡沫金属夹层的板材时，由于夹层厚度造成冲头下行位移过大，材料的流动性能变差，从而使接头成型效果不理想。目前解决这种问题的办法是在压印连接前对泡沫金属进行预压，这种方法目前有以下几点不足：（1）传统手动预压会产生压后泡沫金属不均匀，导致接头力学性能下降；（2）两次压印点位置不一致，不仅使预压过程失效，更会影响压印接头不对称，导致接头成型效果不好；（3）如果使用其他附加装置在另外的压印点进行预压，会导致两次冲压压力，行程等参数难以控制，若将两次下压时的冲头锁定，则会由于装置的长度导致产生一定的弯矩，使预压压力不能得到精准控制。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种用于压印连接三明治结构中泡沫金属夹层的冲头套预压装置及处理方法，以解决目前实验过程中由于泡沫金属厚度导致的材料成型流通性能差，接头效果不理想等问题。
本发明的技术方案是：一种用于压印连接三明治结构中泡沫金属夹层的冲头套预压装置，包括气压缸1、C框架2、冲头3、冲头套4、下模5、定位孔6、调节孔7、紧固螺栓8和冲杆9；
所述C框架2上部开口处顶部装有气压缸1，用以对整套装置提供动力；C框架2上部开口处底部装有冲头3，冲头套4嵌套在冲头3外侧底部通过紧固螺栓8固定，C框架2下部开口处顶部装有下模5，冲头3、冲头套4和下模5的中心在一条垂直线上，确保实验过程中压印点位置均相同；紧固螺栓8分别穿过冲头套4上的调节孔7和冲头3上的定位孔6，调节孔7的不同位置可以控制预压泡沫金属的厚度，冲杆9嵌套在冲头3内部。
所述冲头套4的下端为圆角成型，在预压过程中会使泡沫金属沿其圆弧面光滑过渡，不会使泡沫金属在预压边缘处过度变形甚至发生断裂。
所述冲头套4在第二次压印过程中摘除，实现两次下压过程中接触到试件表面的上模改变，但压印点位置不变。
一种采用用于压印连接三明治结构中泡沫金属夹层的冲头套预压装置对泡沫金属夹层进行预压处理的方法，先将冲头套4嵌套在冲头3外侧底部，根据所需预压的泡沫金属夹层厚度，选择合适的调节孔7，对准定位孔6后，将紧固螺栓8旋入拧紧；将上下对齐的泡沫金属夹层和试件下板材放置在下模5上，启动气压缸1，气压缸1提供冲压力，带动冲头3和冲头套4下行，实现对泡沫金属夹层的第一次预压过程；气压缸1继续提供冲压力带动冲头3和冲头套4上行，保持上下对齐的泡沫金属夹层和试件下板材位置不变，旋出冲头套4，将试件上板材对齐放在泡沫金属夹层上方，运行气压缸1，气压缸1提供冲压力，带动冲头3下行至接触到试件上板材即停止，冲杆9继续下行至接触到试件上板材即停止，依次完成成型、保压过程，等待接头成型完毕，结束此次压印实验。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种新型可靠的预压方案，即在冲头外嵌套一个同心的冲头套，通过两次下压分别实现对泡沫金属夹层的预压以及接头的压印连接过程。既保证了两次压印点位置相同，又不产生额外弯矩等不利因素。
本发明在保证定位的基础上设置了调节机构，可以在操作的过程中通过对定位孔和调节孔的不同方式配合使用，实现对同一接头中泡沫金属不同预压厚度的调节。
使用本发明预压后再进行压印连接形成的接头，会使材料的流通性更好，成型过程更加完整，使最终的接头力学性能，吸震性能都得到良好的发展。
附图说明
图1为本发明的装置整体框架示意图；
图2为本发明摘除冲头套后的装置示意图；
图3为本发明组装后冲头套部分示意图；
图4为与本发明配套使用紧固螺栓示意图；
图5为本发明冲头部分剖面示意图；
图中各标号为：1-气压缸、2-C框架、3-冲头、4-冲头套、5-下模、6-定位孔、7-调节孔、8-紧固螺栓、9-冲杆。
具体实施方式
实施例1：如图1-图5所示，一种用于压印连接三明治结构中泡沫金属夹层的冲头套预压装置，包括气压缸1、C框架2、冲头3、冲头套4、下模5、定位孔6、调节孔7、紧固螺栓8和冲杆9；
所述C框架2上部开口处顶部装有气压缸1，用以对整套装置提供动力；C框架2上部开口处底部装有冲头3，冲头套4嵌套在冲头3底部通过紧固螺栓8固定，C框架2下部开口处顶部装有下模5，冲头3、冲头套4和下模5的中心在一条垂直线上，确保实验过程中压印点位置均相同；紧固螺栓8分别穿过冲头套4上的调节孔7和冲头3上的定位孔6，调节孔7的不同位置可以控制预压泡沫金属的厚度，冲杆9嵌套在冲头3内部。
进一步地，可以设置所述冲头套4的下端为圆角成型，在预压过程中会使泡沫金属沿其圆弧面光滑过渡，不会使泡沫金属在预压边缘处过度变形甚至发生断裂。
进一步地，可以设置所述冲头套4在第二次压印过程中摘除，实现两次下压过程中接触到试件表面的上模改变，但压印点位置不变。
一种采用用于压印连接三明治结构中泡沫金属夹层的冲头套预压装置对泡沫金属夹层进行预压处理的方法，先将冲头套4嵌套在冲头3外侧底部，根据所需预压的泡沫金属夹层厚度，选择合适的调节孔7，对准定位孔6后，将紧固螺栓8旋入拧紧；将上下对齐的泡沫金属夹层和试件下板材放置在下模5上，启动气压缸1，气压缸1提供冲压力，带动冲头3和冲头套4下行，实现对泡沫金属夹层的第一次预压过程；气压缸1继续提供冲压力带动冲头3和冲头套4上行，保持上下对齐的泡沫金属夹层和试件下板材位置不变（即泡沫金属夹层位于试件下板材上方），旋出冲头套4，将试件上板材对齐放在泡沫金属夹层上方，运行气压缸1，气压缸1提供冲压力，带动冲头3下行至接触到试件上板材即停止，冲杆9继续下行至接触到试件上板材即停止，依次完成成型、保压过程，等待接头成型完毕，结束此次压印实验。此时得到的压印接头在力学性能和吸震性能上将得到较大提高。
上面结合图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种用于压印连接三明治结构中泡沫金属夹层的冲头套预压装置，其特征在于：包括气压缸（1）、C框架（2）、冲头（3）、冲头套（4）、下模（5）、定位孔（6）、调节孔（7）、紧固螺栓（8）和冲杆（9）；
所述C框架（2）上部开口处顶部装有气压缸（1），用以对整套装置提供动力；C框架（2）上部开口处底部装有冲头（3），冲头套（4）嵌套在冲头（3）外侧底部通过紧固螺栓（8）固定，C框架（2）下部开口处顶部装有下模（5），冲头（3）、冲头套（4）和下模（5）的中心在一条垂直线上，确保实验过程中压印点位置均相同；紧固螺栓（8）分别穿过冲头套（4）上的调节孔（7）和冲头（3）上的定位孔（6），调节孔（7）的不同位置可以控制预压泡沫金属的厚度，冲杆（9）嵌套在冲头（3）内部。
2.根据权利要求1所述用于压印连接三明治结构中泡沫金属夹层的冲头套预压装置，其特征在于：所述冲头套（4）的下端为圆角成型，在预压过程中会使泡沫金属沿其圆弧面光滑过渡，不会使泡沫金属在预压边缘处过度变形甚至发生断裂。
3.根据权利要求1所述用于压印连接三明治结构中泡沫金属夹层的冲头套预压装置，其特征在于：所述冲头套（4）在第二次压印过程中摘除，实现两次下压过程中接触到试件表面的上模改变，但压印点位置不变。
4.一种采用权利要求1-3中任一项所述的用于压印连接三明治结构中泡沫金属夹层的冲头套预压装置对泡沫金属夹层进行预压处理的方法，其特征在于：先将冲头套（4）嵌套在冲头（3）外侧底部，根据所需预压的泡沫金属夹层厚度，选择合适的调节孔（7），对准定位孔（6）后，将紧固螺栓（8）旋入拧紧；将上下对齐的泡沫金属夹层和试件下板材放置在下模（5）上，启动气压缸（1），气压缸（1）提供冲压力，带动冲头（3）和冲头套（4）下行，实现对泡沫金属夹层的第一次预压过程；气压缸（1）继续提供冲压力带动冲头（3）和冲头套（4）上行，保持上下对齐的泡沫金属夹层和试件下板材位置不变，旋出冲头套（4），将试件上板材对齐放在泡沫金属夹层上方，运行气压缸（1），气压缸（1）提供冲压力，带动冲头（3）下行至接触到试件上板材即停止，冲杆（9）继续下行至接触到试件上板材即停止，依次完成成型、保压过程，等待接头成型完毕，结束此次压印实验。
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