CN109175194A - 一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是一种特别适合对热成型钢或高强度钢与铝合金异种材质构成的双层或多层的平面结构件自动进行冲铆冷挤压的连接工艺，其冲铆的母材的镀层不会脱落、金属材料不会因加热而改变金象组织、不会产生有害热量和不会产生有害烟雾或火花，其无需预先清洁金属母材的表面、无需对焊接后的母材表面进行处理、无需对母材预先钻孔和无需调整预钻孔同心后才能放铆钉，简化了生产工序，并可根据客户的需要对铆接区域的任意位置进行铆接，采用其冲铆的母材的抗拉强度得到显著的提高，其适合对单层板材厚度大于9mm及双层板材厚度差大于4倍以上的母材进行铆接，且其无腐蚀风险，铆接处与母材的连接强度好。

Description

一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺

技术领域

本发明涉及一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺。

背景技术

传统对热成型钢或高强度钢与铝合金等异种材质的双层或多层平面进行连接一般是采用焊接连接工艺或铆钉连接工艺来操作的，其的焊接连接工艺具有镀层易脱落、金属材料因加热而改变金象组织、焊接前需要预先对金属表面进行清洁、焊接过程耗能大、焊接过程有脱焊风险及焊接过程会产生有害的热量、烟花或火花等不足，从而导致其会出现繁琐且昂贵的焊后表面处理；而采用铆钉连接工艺连接的多层异种板材在铆接前需要采用人手预先对其进行钻孔，且其在钻孔后还需要人工调整预钻孔的同心后才能放铆钉，其不但导致材板的铆接效率低、铆接效果差和铆接精度差，其还导致工人的劳动强度大和企业的劳务成本高。且不管采用焊接连接工艺或铆钉连接工艺来对双层或多层异种板材进行连接，其均具有抗拉力和抗剪强度十分薄弱、成型处凸点明显而影响美观、铆接区域要求限制大、铆接材质组合要求限制大、预喷涂和预连接的板材不适用和铆接材料厚度组合要求限制大等缺点，其无法对厚度大于9mm的单层板材和厚度差在4倍以上的双层板材进行铆接。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺，采用其进行冲铆冷挤压的母材的镀层不会脱落、金属材料不会因加热而改变金象组织、不会产生有害的热量和不会产生有害的烟雾或火花，其无需预先清洁金属母材的表面、无需对焊接后的母材表面进行处理、无需对母材预先钻孔和无需调整预钻孔同心才能放铆钉，其简化了生产工序，经其冲铆冷挤压后的母材的抗拉强度和抗剪强度均得到显著的提高，其不但特别适合对由热成型钢板或高强度钢板与铝合金板等异种材质构成的双层或多层平面结构件进行自动冲铆，其还适合于对由普通碳钢板材与所有不锈钢板材构成的平面结构件进行自动冲铆及适合对预喷涂的板材和电镀板等进行自动冲铆，其通用性强，其解决了目前不管采用焊接连接工艺或铆钉连接工艺连接的双层或多层异种板材均具有抗拉力差和抗剪强度十分薄弱、板材成型处因凸点明显而影响美观、铆接区域要求限制大、铆接材质组合要求限制大、预喷涂和预连接的板材不适用、铆接材料厚度组合要求限制大、无法对厚度大于9mm的单层板材和无法对厚度差在4倍以上的双层板材进行铆接的问题。本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺，步骤一、首先将母材放置在脱模器与凹模之间，母材设置为二层以上的同种板材或二层以上的异种板材。

步骤二、待脱模器与凹模之间放置好母材后，脱模器在与之连接的第一冲压动力源的驱动下先对母材进行预压，同时，将铆钉送入到脱模器内的凸模下压通道当中。

步骤三、凸模在与之连接的第二冲压动力源的驱动下以逐渐加压的方式于凸模下压通道内进行下行运动，当凸模下行到铆钉的上表面时，凸模能推着铆钉继续作下行运动，使铆钉能逐渐嵌入到母材当中, 铆钉在嵌入母材的过程中能对母材被铆接部份的材料逐渐进行冲切和逐渐将其排出。

步骤四、当铆钉在对母材进行挤压成型时，第二冲压动力源继续对凸模进行加压，同时，第一冲压动力源也持续对脱模器进行加压，直至母材被铆钉完全穿透，同时，铆钉在凸模下行的压力作用下能将与铆钉外围相接触的母材挤压进铆钉的曲面内形成永久形变的结构，以达到紧密连接的目的。

作为优选，所述铆钉的截面形状包括铆钉两端端面直径不同或铆钉两端端面直径相同的轴向变截面的圆柱形和多边形中的一种，此形状设计的铆钉能使其与母材进行铆接的过程中，环绕铆钉外围的母材能挤压进铆钉的凹面、曲面或内折面内形成扣合，从而使铆钉与母材的铆接处的连接强度好，防水密封性好和防腐蚀性能好。

作为优选，所述铆钉的颜色包括与母材颜色相同的或与母材颜色不相同的，此设计能使铆钉与母材铆接后不影响母材外表的美观。

作为优选，所述母材采用热成型钢板或高强度钢板、铝合金板、碳钢板、不锈钢板和炭纤维板中的一种或二种以上之混合搭配铆接，以使其实现能对材料铆接的适用范围广。

作为优选，当母材设置为三层以上的异种板材时，靠近脱模器的板材设置为能产生塑性形变的板材，使板材在受到挤压的过程中容易被挤压进或填充到铆钉的曲面内，以确保其能紧密连接，密封性好，连接强度好，此结构不但使其实现适合对多层异种或多层同种板材进行自动冲铆冷挤压连接加工，其还实现能对单层铆接材料厚度大于9mm及双层同种或双层异种板材的厚度差大于4倍以上的母材进行铆接。

作为优选，当母材设置为三层以上的异种板材时，靠近凹模的板材设置为能产生塑性变形的板材，使板材在受到挤压的过程中容易被挤压进或填充到铆钉的曲面内，以确保其能紧密连接，密封性好，连接强度好，此结构不但使其实现适合对多层异种或多层同种板材进行自动冲铆冷挤压连接加工，其还实现能对单层铆接材料厚度大于9mm及双层同种或双层异种板材的厚度差大于4倍以上的母材进行铆接。

作为优选，当母材设置为三层以上的异种板材时，位于脱模器一侧的板材与位于凹模一侧的板材之间设置有一块以上的中间层板材，一块以上的中间层板材均设置为材质能冲穿但不能碎裂的板材；此设计能使完成自动冲铆冷挤压连接的母材的抗拉强度和抗剪强度均得到显著的提高。

作为优选，所述铆钉的上部向内凹陷设置有截面呈直角形状的凹槽，此凹槽能使与铆钉外围接触的母材牢固卡扣，以使其实现连接强度好和密封性好的目的。

作为优选，当铆钉完全被挤压进母材后，铆钉的上表面与母材上表面的接触处设置为平齐的结构，此设计能使母材的表面不会产生凸包，不影响产品的美观，且其密封性能好。

作为优选，当铆钉完全被挤压进母材后，铆钉的上表面与母材上表面的接触处设置有向下凹陷的环形凹槽。

本发明的有益效果为：本发明是一种能对热成型钢或高强度钢与铝合金等异种材质构成的双层或多层的平面结构件自动进行冲铆冷挤压的连接工艺，铆钉是以冲压的形式嵌入母材的，采用其进行冲铆冷挤压的母材的镀层不会脱落、金属材料不会因加热而改变金象组织、不会产生有害的热量和不会产生有害的烟雾或火花，其无需预先清洁金属母材的表面、无需对焊接后的母材表面进行处理、无需对母材预先钻孔和无需调整预钻孔同心才能放铆钉，其可根据客户的需要对铆接区域的任意位置进行铆接，其成型后不会出现凸包的现象，其对产品的外观无影响，凸点可与母材的表面同色，采用本发明冲铆冷挤压后的母材的抗拉强度和抗剪强度均得到显著的提高，其不但特别适合对由热成型钢板或高强度钢板与铝合金板等异种材质构成的双层或多层平面结构件进行自动冲铆，其还适合于对由普通碳钢板材与所有不锈钢板材构成的平面结构件进行自动冲铆，且其适合对单层铆接材料厚度大于9mm及双层板材的厚度差大于4倍以上的母材进行铆接，其适用范围广，且其无腐蚀风险，防水性能好，密封性能好，铆接稳定可靠，其的铆接处与母材的连接强度好。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺采用上端向内凹陷截面具有直角凹槽形状的铆钉来对双层板材进行自冲铆冷挤压前的状态示意图。

图2为本发明的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺采用上端向内凹陷截面具有直角凹槽形状的铆钉来在对双层板材进行自冲铆冷挤压中的状态示意图。

图3为本发明的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺采用上端向内凹陷截面具有直角凹槽形状的铆钉来对双层板材完成自冲铆冷挤压的示意图。

图4为本发明的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺采用上端向内凹陷截面不是呈直角形状凹槽的铆钉对双层板材进行自冲铆冷挤压前的状态示意图。

图5为本发明的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺采用上端向内凹陷截面不是呈直角形状凹槽的铆钉对双层板材进行自冲铆冷挤压中的状态示意图。

图6为本发明的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺采用上端向内凹陷截面不是呈直角形状凹槽的铆钉对双层板材完成自冲铆冷挤压的示意图。

图7为本发明的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺对双层板材完成自冲铆冷挤压连接后且铆钉的上表面与母材上表面的接触处为平齐的结构的立体图。

图8为本发明的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺对双层板材完成自冲铆冷挤压连接后且铆钉的上表面与母材上表面的接触处具有向下凹陷的环形凹槽的立体图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

本实施例中，参照图1至图8所示，本发明的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺，包括脱模器1，及与脱模器1配套使用的凹模2，脱模器1与凹模2之间放置有一层以上的同种板材3（母材）或二层以上的异种板材3（母材），脱模器1内设置有凸模下压通道4，凸模下压通道4内设置有多边形铆钉5或者变截面呈圆柱形的铆钉5，铆钉5的上面设置有凸模6，凹模2内设置有排料通道8，排料通道8用于排出被铆钉5冲切的材料，与脱模器1连接有第一冲压动力源（未图示），与凸模6连接有第二冲压动力源（未图示），第一冲压动力源（未图示）和第二冲压动力源（未图示）均能设置为气缸、油缸、气液增力缸或者伺服电动缸等。

该多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺为：步骤一、首先将母材放置在脱模器1与凹模2之间，母材设置为一层以上的同种板材3或二层以上的异种板材3。母材能根据生产的需要设置为一层同种板材、二层同种板材、二层异种板材、三层同种板材、三层异种板材、四层同种板材或四层异种板材等。

步骤二、将母材放置在脱模器1与凹模2之间，脱模器1在与之连接的第一冲压动力源（未图示）的驱动下先对母材进行预压，同时，将铆钉5送入到脱模器1内的凸模下压通道4当中。

步骤三、凸模6在与之连接的第二冲压动力源（未图示）的驱动下以逐渐加压的方式于凸模下压通道4内进行下行运动，当凸模6下行到铆钉5的上表面时，凸模6能推着铆钉5继续作下行运动，使铆钉5能逐渐嵌入到母材当中, 铆钉5在逐渐嵌入母材的过程中能对母材被铆接部份的材料逐渐进行冲切和逐渐将其排出到凹模2中部的排料通道8内。

步骤四、当铆钉5在对母材进行挤压成型时，第二冲压动力源（未图示）继续对凸模6进行加压，同时，第一冲压动力源（未图示）也持续对脱模器1进行加压，直至母材被铆钉5完全穿透，同时，铆钉5在凸模6下行的压力作用下能将与铆钉5外围相接触的母材挤压进铆钉5的曲面内形成永久形变的结构，以达到紧密连接的目的。

在其中一实施例中，所述铆钉5的截面形状包括铆钉5两端端面直径不同或铆钉5两端端面直径相同的轴向变截面呈圆柱形或多边形等形状。

在其中一实施例中，所述铆钉5的颜色包括与母材颜色相同的或与母材颜色不相同的。

在其中一实施例中，所述母材采用热成型钢板或高强度钢板、铝合金板、碳钢板、不锈钢板和炭纤维板等板材中的一种或二种以上之混合搭配铆接。

在其中一实施例中，当母材设置为三层以上的异种板材3时，靠近脱模器1的那一块板材3设置为能产生塑性形变的板材3，使板材3在受到挤压的过程中容易被挤压进或填充到铆钉5的轴向曲面内。

在其中一实施例中，当母材设置为三层以上的异种板材3时，靠近凹模2的那一块板材3设置为能产生塑性变形的板材3,使板材3在受到挤压的过程中容易被挤压进或填充到铆钉5的轴向曲面内。

在其中一实施例中，当母材设置为三层以上的异种板材3时，位于脱模器1一侧的那块板材3与位于凹模2一侧的那块板材3之间设置有一块以上的中间层板材3，一块以上的中间层板材3均设置为材质能冲穿但不能碎裂的板材3。

在另一实施例中，所述铆钉5的上部向内凹陷设置有截面呈直角形状的凹槽51。

在其中一实施例中，当铆钉5完全被挤压进母材后，铆钉5的上表面与母材上表面的接触处7设置为平齐的结构。

在其中一实施例中，当铆钉5完全被挤压进母材后，铆钉5的上表面与母材上表面的接触处7设置有向下凹陷的环形凹槽71。

本发明的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接装置，包括脱模器、凹模、凸模下压通道、铆钉、凸模、第一冲压动力源和第二冲压动力源。本发明是一种能对热成型钢或高强度钢与铝合金异种材质构成的双层或多层的平面结构件自动进行冲铆冷挤压的连接工艺，铆钉是以冲压形式嵌入母材的，采用其进行冲铆冷挤压的母材的镀层不会脱落、金属材料不会因加热而改变金象组织、不会产生有害的热量和不会产生有害的烟雾或火花，其无需预先清洁金属母材的表面、无需对焊接后的母材表面进行处理、无需对母材预先钻孔和无需调整预钻孔同心才能放铆钉，其简化了铆接工序和焊接工序，其对母材的自冲铆冷挤压效率高，并可根据客户的需要对铆接区域的任意位置进行铆接，其成型后不会出现凸包的现象，其对产品的外观无影响，其可与母材的表面同色，采用本发明冲铆冷挤压后的母材的抗拉强度和抗剪强度均得到显著的提高，其不但特别适合对由热成型钢板或高强度钢板与铝合金板等异种材质构成的双层或多层平面结构件进行自动冲铆，其还适合于对由普通碳钢板材与所有不锈钢板材构成的平面结构件进行自动冲铆及适合对预喷涂的板材和电镀板等进行自动冲铆，其通用性强，另，其还适合对单层铆接材料厚度大于9mm及双层板材厚度差大于4倍以上的母材进行铆接，其适用范围广，且其无腐蚀风险，防水性能好，密封性能好，铆接稳定可靠，其的铆接处与母材的连接强度好，其解决了目前不管采用焊接连接工艺或铆钉连接工艺连接的双层或多层异种板材均具有抗拉力差和抗剪强度十分薄弱、板材成型处因凸点明显而影响美观、铆接区域要求限制大、铆接材质组合要求限制大、预喷涂和预连接的板材不适用、铆接材料厚度组合要求限制大、无法对厚度大于9mm的单层板材和无法对厚度差在4倍以上的双层板材进行铆接的问题。

上述实施例，只是本发明的一个实例，并不是用来限制本发明的实施与权利范围，凡与本发明权利要求所述内容相同或等同的技术方案，均应包括在本发明保护范围内。

Claims (10)

1.一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺，其特征在于：该多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺为：步骤一、首先将母材放置在脱模器与凹模之间，母材设置为二层以上的同种板材或二层以上的异种板材；

步骤二、待脱模器与凹模之间放置好母材后，脱模器在与之连接的第一冲压动力源的驱动下先对母材进行预压，同时，将铆钉送入到脱模器内的凸模下压通道当中；

步骤三、凸模在与之连接的第二冲压动力源的驱动下以逐渐加压的方式于凸模下压通道内进行下行运动，当凸模下行到铆钉的上表面时，凸模能推着铆钉继续作下行运动，使铆钉能逐渐嵌入到母材当中, 铆钉在嵌入母材的过程中能对母材被铆接部份的材料逐渐进行冲切和逐渐将其排出；

步骤四、当铆钉在对母材进行挤压成型时，第二冲压动力源继续对凸模进行加压，同时，第一冲压动力源也持续对脱模器进行加压，直至母材被铆钉完全穿透，同时，铆钉在凸模下行的压力作用下能将与铆钉外围相接触的母材挤压进铆钉的曲面内形成永久形变的结构，以达到紧密连接的目的。

2.根据权利要求1所述的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺，其特征在于：所述铆钉的截面形状包括铆钉两端端面直径不同或铆钉两端端面直径相同的轴向变截面的圆柱形和多边形中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺，其特征在于：所述铆钉的颜色包括与母材颜色相同的或与母材颜色不相同的。

4.根据权利要求1所述的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺，其特征在于：所述母材采用热成型钢板或高强度钢板、铝合金板、碳钢板、不锈钢板和炭纤维板中的一种或二种以上之混合搭配铆接。

5.根据权利要求1所述的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺，其特征在于：当母材设置为三层以上的异种板材时，靠近脱模器的板材设置为能产生塑性形变的板材,使板材在受到挤压的过程中容易被挤压进或填充到铆钉的曲面内。

6.根据权利要求1所述的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺，其特征在于：当母材设置为三层以上的异种板材时，靠近凹模的板材设置为能产生塑性变形的板材,使板材在受到挤压的过程中容易被挤压进或填充到铆钉的曲面内。

7.根据权利要求1所述的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺，其特征在于：当母材设置为三层以上的异种板材时，位于脱模器一侧的板材与位于凹模一侧的板材之间设置有一块以上的中间层板材，一块以上的中间层板材均设置为材质能冲穿但不能碎裂的板材。

8.根据权利要求1所述的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺，其特征在于：所述铆钉的上部向内凹陷设置有截面呈直角形状的凹槽。

9.根据权利要求1所述的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺，其特征在于：当铆钉完全被挤压进母材后，铆钉的上表面与母材上表面的接触处设置为平齐的结构。

10.根据权利要求1所述的一种多层异种或同种材质的平面自冲铆冷挤压连接工艺，其特征在于：当铆钉完全被挤压进母材后，铆钉的上表面与母材上表面的接触处设置有向下凹陷的环形凹槽。