CN109311074B

CN109311074B - 自冲铆钉模具

Info

Publication number: CN109311074B
Application number: CN201780015072.5A
Authority: CN
Inventors: 丹尼斯·亨克; 丹尼尔·荣克维茨; 安德烈亚斯·马克思克斯; 弗朗茨-费迪南·门恩
Original assignee: Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Current assignee: Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2020-06-26
Anticipated expiration: 2037-02-10
Also published as: US20190084032A1; EP3423211A1; US10632523B2; JP6692915B2; WO2017148684A1; EP3423211B1; JP2019511365A; CN109311074A; DE102016103999A1; KR102096819B1; KR20180110072A

Abstract

本发明描述了一种用于安装装置的自冲铆钉模具，通过所述自冲铆钉模具，可在多个部件中通过形成闭合头形成自冲铆钉连接。所述自冲铆钉模具的特征在于，主体(3)具有关于自冲铆钉模具的中心轴线(M)旋转对称布置的上侧(8)和形成在其中的凹部(9)。在自冲铆钉模具(1)的横截面中，凹部(9)具有脱模部分(10)的脱模倾斜部(12)，其通过凸形台阶(16)径向过渡到环形通道部分(20)的圆弧形下降部(22)中，其中圆弧形下降部(22)径向向内呈直线或圆弧形或曲线形地上升到模具底部(30)。

Description

自冲铆钉模具

技术领域

本发明涉及一种用于在至少第一和第二部件设定自冲铆接的自冲铆钉模具，安装装置与该自冲铆钉模具结合的一安装装置，通过该自冲铆钉模具在至少两个部件之间建立的连接，以及一种建立此连接的方法。

背景技术

在现有技术中，通过自冲铆接的方式对至少第一和第二部件进行连接是已知的。为此，自冲铆钉通过一安装装置驱动到至少两个部件，其中所述至少两个部件被支撑在与所述冲头相对布置的模具处。由于其形状，该模具影响接头连接的特征。

例如，DE 199 05 528 B4公开了一砧座模具，该砧座模具的特征在于平坦表面，该平坦表面用作支撑待连接部件的支座。以这种方式形成的模具在与自冲铆钉相对的接头连接的一侧上提供美学上吸引人的表面。这对于可见的自冲铆钉连接尤其有利。然而，不利的是，由自冲铆钉移位的部件的材料不能逃逸到模腔中。这导致自冲铆钉被压缩并且比通常的自冲铆接过程中更强地伸展。这会对部件的材料产生应力，并因此对整个接头连接产生应力。另外，平面砧座模具引起自冲铆钉的更强地伸展，这导致部件材料中的更高压缩应力。而且，这种额外的压缩应力会缩短已建立的连接的寿命。

在DE 10 2009 039 936 A1中，使用用于建立自冲铆钉连接的模具，其示出了具有中心凹部的角形模腔。特别是这种自冲铆钉模具的角形实施例在铆接过程中引起材料的不一致流动。这导致模腔内的材料分布不协调。结果，模腔被模具侧面部件的材料不均匀地填充，使得形成的闭合头不会均匀地包围伸展的铆钉轴。

EP 1 078 701 A2和EP 2 606 993 B1提出了一种具有球形区段形凹部的自冲铆钉模具，用于建立可靠的自冲铆钉连接。这种自冲铆钉模具特别适用于更具延展性的材料，例如，铝，板厚可达1.5mm。即使均匀形成的球形区段形状在铆接过程中支撑一致的材料流，还是发现了自冲铆钉的缺失伸展和自冲铆钉的可能压缩。这些过程缩短了已经建立连接的生命周期。

在车辆结构中，由镁和铝制成的部件越来越频繁地使用。由于它们与钢材相比具有减轻的重量，这些部件有助于减轻车辆重量并且减少了燃料消耗。然而，如果建立由这些材料制成的部件之间的连接，例如，在由7000系列的铝制成的部件之间，这些连接经常受到负裂纹形成的影响。因此，DE 11 2012 003 904 T5提出了一种适用于这种材料的自冲铆钉连接的热处理方法，尽管在此描述的热处理可减少裂缝的形成，但是它增加了建立这种连接的工作。因此，本发明的一个目的是提出一种适当形成的自冲铆钉模具，即使在建立脆性材料(例如 7000系列铝或铝合金)的自冲铆钉连接时，也不需要额外的热处理。

DE 44 04 659 A1描述了另一种用于建立自冲铆钉连接的详细方法。这里，主要目的是在两个部件之间建立液密自冲铆钉连接。以这种方式，应该避免由待设定的自冲铆钉引起的裂缝形成。为此，将彼此连接的两个部件预成形为与自冲铆钉互补的形式，作为用于建立自冲铆钉连接的准备。该目的通过冲头实现，该冲头接合在自冲铆钉模具中，其模腔由铆钉轴的环形凹部和铆钉轴中的腔的中心凸起形成。这样，减少了铆接过程中半中空自冲铆钉的伸展。此外，铆钉轴在冲头侧部件上的压力减小，使得铆钉轴在铆接过程中不会切穿面向冲头的板层。以这种方式，实际的铆接过程受模具深度的限制，该模具的深度被调节到铆钉轴的长度。足够大的模腔被调节到自冲铆钉，并且不能为自冲铆钉提供足够的反作用力，这导致自冲铆钉的压缩并形成足够的底切。

WO 2014/009129 A1公开了一种自冲铆钉模具，其在模腔中使用环形阻挡物来进行材料流动。该环形阻挡物旨在防止模具侧部件的材料一旦被推向模腔的底板时径向向外流动。以这种方式，应该确保在建立连接之后，在自冲铆钉下方提供足够的剩余材料厚度。此外，材料流动阻挡物内的材料堵塞应确保抵消自冲铆钉的材料强度提供铆钉轴的充分伸展。由于材料的流动被环形材料流动阻挡物以及模具的几乎垂直的高耸侧壁阻挡，在模腔内仅发生材料的不协调分布，这支持了待建立的自冲铆钉连接内部连接力的不均匀实现。而且，在模腔内设置中心凹部仅在建立自冲铆钉连接期间仅略微改善了材料的流动。特别是当该凹部与环形材料流动阻挡物结合使用时，产生径向外模腔的一种屏蔽，直到中心凹部和环形材料流动阻塞物的体积填充有面向模具的部件的移位材料。之后材料在剩余的模腔中流动。在模腔内逐渐形成闭合头需要足够大的模腔填充体积，特别是使用脆性材料时。通常这不会实现，这会导致自冲铆钉连接的弱化。

EP 1 294 504 B1描述了一种自冲铆钉模具，其中超出模腔的材料可以排出。例如通过模腔的开口使得排出部件材料可实现。移位部件材料以这种方式排出，防止了模腔中的材料阻塞，从而导致安装的自冲铆钉的塌陷。同时，防止通过模腔缺失精确调节的排出材料，超出材料的足够的反压力导致可靠的伸展并因此导致两个部件之间的永久连接。

因此，本发明的目的是提出一种自冲铆钉模具，其克服了现有技术中存在的缺点，并且允许建立具有长寿命的可靠的自冲铆钉连接。另外，本发明的另一个目的是提供相应的冲压铆钉连接，具有这种冲压铆钉模具的安装装置以及用于进行这种连接的方法。

发明内容

根据本发明的用于安装装置的自冲铆钉模具，通过该模具，可在形成闭合头的同时在多个部件之间建立自冲铆钉连接，包括以下特征：主体，优选圆柱形主体，具有上侧和形成在其中的凹部，所述上侧和凹部关于自冲铆钉模具的中心轴线旋转对称地布置，所述凹部在上侧具有直径D_M，其中所述凹部包括径向向外设置的环形脱模部分，随后或相邻的环形通道部分和居中布置的模具底部，其中在自冲铆钉模具的平行于中心轴线延伸的横截面中，脱模部分的脱模倾斜部与自冲铆钉模具的上侧围成一体。模具角度α在5°≤α≤45°的范围内，脱模倾斜部在一个台阶上径向向内过渡成环形通道截面的圆弧形下降部，半径R_S范围在 8.2/1000D_M≤R_S≤8.2/100D_M，圆弧形的下降部径向向内呈直线或圆弧形上升到模具底部。

上述形状的自冲铆钉模具在铆接过程中积极影响模具侧面部件的材料流动，以便形成用于铆接连接的闭合头。从而，自冲铆钉模具的预定形状提供了自冲铆钉的限定的伸展，同时减小了铆钉脚内的机械张力。这尤其通过环形通道部分实现，该环形通道部分提供用于卸载铆钉脚区域的材料接收空间。此外，环形通道部分和环形脱模部分之间的平滑过渡确保了材料的一致流动，这支持可靠的闭合头形成。

根据本发明的自冲铆钉模具的优选的第一实施例，脱模倾斜部线性地形成。根据另一优选实施例，脱模倾斜部具有凹圆弧形状，其半径R_ES在7/10D_M≤R_ES≤9/10D_M的范围内。由于前述的环形脱模部分与随后或相邻的环形通道部分之间的平滑且无障碍的过渡，移位到自冲铆钉模具的凹部中的材料不会累积。模具侧面部件的这种材料自身可在所提供的开放空间中移动，使得自冲铆钉在铆接过程中始终如一地展开。根据本发明的另一个优选实施例，自冲铆钉模具的圆弧形下降部相对于自冲铆钉模具的上侧具有最大深度T_RK， 6/100D_M≤T_RK≤12/100D_M。根据模具侧面部件的材料，环形间隙部分的下降深度可以可变地调节。以这种方式，可以将目标放在特定的材料行为上，例如，在脆性材料上，以防止在闭合头中形成裂缝。根据本发明，脆性材料优选具有失败率低于15％的伸长率。这些材料包括镁-压铸合金，强度超过900MPa的良好淬火和回火的钢或200系列的铝-铜合金以及7000 系列的铝-锌合金等。

此外，脱模倾斜部在凸起的台阶中转变为环形通道部分的下降部。根据本发明，还优选的是，环形通道部分的下降部在凸起的台阶中过渡到模具底部。已经表明，特别是对角度过渡的防止支持自冲铆钉模具的凹部内的材料流动。因此，曲线形状的过渡部提供了脱模倾斜部和下降部之间以及下降部和模具底部之间的优选连接。以这种方式还避免了在脱模倾斜部和下降部之间的角度处的材料流阻挡材料的流动，这可能导致在铆接过程中自冲铆钉的不可预测的压缩。

根据本发明的自冲铆钉模具的另一个优选实施例，圆弧形下降部在两个相邻的过渡点中过渡到相邻的凸台阶中。通过相邻过渡点之间的径向距离A_UP，限定了环形通道部分的圆弧形下降部的宽度。该圆弧形下降部的宽度优选在3/100D_M≤A_UP≤20/100D_M的范围内。从上述定义可以得出，根据本发明优选的是，自冲铆钉模具的凹部由稳定一致的壁层限定。因此，除了环形通道部分的下降部深度之外，环形通道部分的下降部宽度也可以根据模具侧部件的相应材料选择进行调节。因此，自冲铆钉模具的凹部可接收的体积至少考虑到模具侧部件的材料特性而特别设计。

根据本发明的另一优选实施例，模具底部包括一居中的凹部，其具有范围在 2/100D_M≤T_A≤8/100D_M内的宽度，优选的直径D_A在15/100D_M≤D_A≤35/100D_M的范围内。模具底部的这种提供了进一步调节由自冲铆钉模具的凹部接收的模具侧部件的材料体积的机会。另外，通过底部中心凹部的设计，材料的流动特性以及闭合头的形成也得以实现。

根据本发明的不同的优选实施例，中心凹部的内部轮廓或内部形状形成为不同。根据第一种选择，中心凹部形成为圆柱形的。另一优选实施例建议提供具有中心凸起或附加的锥形渐缩下降的中心凹部。还优选的是形成具有附加环形间隙的中心凹部的底板，所述附加环形间隙包括圆弧形凸起或半椭圆形凸起。根据中心凹部的进一步的优选实施例，后者在深度方向上锥形渐缩。

本发明还包括用于安装装置的自冲铆钉模具，利用该自冲铆钉模具，自冲铆钉连接通过形成闭合头在多个部件中建立。该自冲铆钉模具包括以下特征：主体，优选为圆柱形主体，具有关于自冲铆钉模具的中心轴线旋转对称的上侧和形成在其中的凹部，所述凹部在上侧具有直径D_M，其中凹部包括径向向外布置的环形脱模部分，随后或相邻的环形通道部分和居中布置的模具底部，其中在自冲铆钉模具的平行于中心轴线延伸的横截面中脱模部分的脱模倾斜部与自冲铆钉模具的上侧围成角度α，其在10°≤α≤85°的范围内，脱模倾斜部径向向内过渡成环形的圆弧形下降部半径R_S在8.2/1000D_M≤R_S≤8.2/100D_M范围内，圆弧形下降部径向向内圆弧形地上升到模具底部。

已经表明，特别是对于本发明的该优选实施例，可以实现半空心自冲铆钉的伸展行为，用以产生增加的底切。由此，铆钉支脚通过环形间隙部分和模具底部的组合径向向外变形。

在这方面，根据本发明优选的是，模具底部包括居中布置的，旋转对称的上升部，该上升部形成为曲线形，圆形，半椭圆形或圆柱形。根据本发明，这种居中布置的旋转对称的上升部优选地确保必要的材料塞满或积聚，借助于该材料，模具支脚径向向外变形以产生合适的底切。

本发明还包括具有根据本发明的上述优选实施例的自冲铆钉模具的安装装置。此外，本发明包括至少第一部件和第二部件之间的连接，该连接通过自冲铆钉和上述自冲铆钉模具建立，使得表征连接的闭合头是具有对于自冲铆钉模具互补形状的特征。根据本发明的另一优选实施例，与闭合头相邻的第二部件由敏感且脆性的材料构成，优选地由7000系列的铝合金构成。

本发明还公开了一种自冲铆接方法，用于通过自冲铆钉，安装装置和根据上述任一实施例所述的自冲铆钉模具在至少第一和第二部件之间建立连接。所述自冲铆接方法包括以下步骤：在安装装置的冲头下方提供自冲铆钉模具，在自冲铆钉模具和冲头之间布置第一和第二部件，在第一和第二部件中安装自冲铆钉，同时形成闭合头，该闭合头呈现出与自冲铆钉模具的内轮廓互补的形状特征。

附图说明

本参考附图进一步公开了本发明的优选实施例。其中：

图1是本发明优选的自冲铆钉模具的侧视图，

图2是根据图1的优选自冲铆钉模具在自冲铆钉模具的凹部中的连接方向的俯视图，

图3是根据本发明的优选自冲铆钉模具的凹部的平行于自冲铆钉模具的中心轴线的示意性侧剖视图，其中凹部包括环形通道部分和平坦模具底部，

图4是根据图3的优选的自冲铆钉模具的另一示意图，其中示出了环形通道部分的不同深度，

图5是根据本发明的自冲铆钉模具的另一优选实施例的横向剖视图，

图6是根据本发明的自冲铆钉模具的另一优选实施例的俯视图，

图7是根据图6的自冲铆钉模具的优选凹部的横向剖视图，

图8是根据本发明的自冲铆钉模具的凹部的另一优选实施例的示意图，在模具底部具有附加的凹部，

图9是根据图8的进一步优选的自冲铆钉模具的示意图，其中示出了环形通道区段和模具底部中的中心凹部的不同的优选深度，

图10是根据图8的优选的自冲铆钉模具的另一示意图，其中示意性地示出了模具底部中的中心凹部的不同优选实施例，

图11是根据本发明的自冲铆钉模具的凹部的另一优选实施例的俯视图，

图12是根据图11的优选自冲铆钉模具的凹部的侧剖视图，

图13是根据本发明的自冲铆钉模具的凹部的另一优选实施例的俯视图，

图14是根据图13的优选自冲铆钉模具的凹部的侧剖视图，

图15是另一种优选的自冲铆钉模具的示意图，

图16是根据DE 10 2009 049 616的安装装置，具有优选的自冲铆钉模具，

图17a-d显微照片和优选根据本发明建立的连接头，

图18是用根据图8的自冲铆钉模具建立的优选连接的显微照片，以及

图19是借助于自冲铆钉模具根据本发明的连接的建立方法的优选实施例的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一优选自冲铆钉模具1的侧视图。该模具优选由圆柱形主体3 和模具支脚5组成。在这方面，还优选主体的形状类似长方形，多面体，椭圆形或其他形状。模具支脚5以已知的方式用于将自冲铆钉模具1布置和紧固在安装装置中，如图16所示。应该理解的是本发明的自冲铆钉模具可与任何设计的已知安装装置组合。为此，模具支脚5包括圆形横截面。后者由于沟槽7在其对称轮廓中是单侧中断的，用于防旋转地将自冲铆钉模具1布置在合适的保持器中。

在图2中，以俯视图示出了图1的优选的自冲铆钉模具。该俯视图对应于自冲铆钉模具 1在接合方向F上的视图，其平行于自冲铆钉模具1的中心轴线M延伸。主体3包括优选地相对于中心轴线M旋转对称地布置的并且布置在主体3的上侧8中凹部9。在上侧8处，凹部9具有直径D_M。

凹部9旋转对称地分为不同的部分。在上侧8处，即自冲铆钉模具1的面向安装装置的冲头的一侧，凹部9以径向向外布置的环形脱模部分10开始。在根据图5的自冲铆钉模具1的轴向横截面中，环形脱模部分10可视为径向向外布置的脱模倾斜部12。上侧8优选地在凸出形成的部分中过渡到脱模倾斜部12。

根据优选实施例，半径R_OE(见图3)等于4/100D_M，用于从上侧8到脱模倾斜部12的过渡。环形通道20沿径向向内地跟随在脱模部分10之后。这在图5中的自冲铆钉模具1的横截面中可被识别为圆弧形下降部22。下降部22优选地径向向内过渡，以直线和/或圆弧形和/或曲线形延伸区域过渡到模具底部30。该模具底部30也围绕中心轴线M旋转对称地布置并且可视为图5中的平面区域32。

在根据本发明的优选连接方法中，已知的安装装置(见图16)被用于连接所述自冲铆钉模具1；1’(见下文)用于建立自冲铆钉连接并相应地提供(步骤S1)，为了连接多个部件，特别是在至少第一和第二部件处，通过设置自冲铆钉彼此连接，至少两个部件被定位在冲头和自冲铆钉模具1；1’之间(步骤S2)。在此，根据本发明的自冲铆钉模具1优选地与由脆性或张力敏感材料形成的模具侧面部件(例如，7000系列铝合金，铝压铸材料或镁合金)组合使用。此外，具有弹性模量RM<300MPa的材料，例如铝，或具有弹性模量RM<1500MPa 的材料，例如良好淬火和回火的钢，可有利地用于面向模具的部件。通常，每种材料，优选塑料，增强塑料，铝、镁，这些金属的合金——通常是轻质的材料——以及钢和其他已知的适合于冲头侧面部件的金属合金，因此是连接的顶层。

在将部件适当地布置在冲头和自冲铆钉模具1之间之后，冲头将自冲铆钉安装在部件中，由此在自冲铆钉模具1中形成表征该连接的闭合头(步骤S3)。闭合头优选地呈现自冲铆钉模具1的凹部9的内部设计的效果。由此，闭合头的特征在于形状特征形成为与凹部9的内轮廓互补。

在部件中的自冲铆钉的安装和闭合头的形成期间，环形脱模部分10的脱模倾斜部12优选地导致闭合头中的裂缝形成的减少。为了支持这种效果，自冲铆钉模具1的上侧8优选地在凸出形成的凸形台阶14中过渡到脱模倾斜部12中。以相同的方式，优选地通过凸出形成的凸形台阶16将脱模倾斜部12连接到下降部22或环形通道部分20，脱模倾斜部12和下降部22之间的该凸出形成的连接优选地具有大约5/100D_M的半径R₁₆。此外，与图5所示的凹形实施例相比，脱模倾斜部12形成为直的。因此，脱模倾斜部12以及因此环形脱模部分10具有截头圆锥形轮廓。具有优选为凹面/圆弧形状的脱模部分12，后者的半径R_ES在 7/10D_M≤R_ES≤9/10D_M的范围内。

图3示出了具有脱模部分10，环形通道部分20和模具底部30的自冲铆钉模具1的示意性和简化的横截面图。基于图3中的呈现在图4着重于，为了建立理想的自冲铆钉连接，优选的环形通道部分20相对于上侧8的深度T_RK进行特定调整。下降部的各种虚线示出了深度T_RK在6/100D_M≤T_RK≤12/100D_M的优选范围内的变化，其中D_M描述了主体3的上侧处凹部9的直径。

通过环形通道20或下降部22的深度T_RK的优选特定调整，特别是在与脱模倾斜部12的优选组合上，减小了在连接过程中影响铆钉脚的机械张力。作为进一步的优点，发现环形通道区段20引导模具侧部件的材料径向向外流转。确切地说，这种材料流转实现或支持自冲铆钉在自冲铆钉模具1中的限定和受控的伸展。因此，通过根据本发明的具有深度T_RK的环形通道部分20的平坦的脱模倾斜部12和下降部22的优选的组合和成形，自冲铆钉的伸展和用于形成闭合头的材料流转被优化。

由于优选的环形通道20在自冲铆钉模具1的凹部9内产生额外的开放空间，自冲铆钉在凹部9中材料流动开始时经受模具底部30的反作用力。这可通过使用环形通道20的径向向外布置的开放空间立即移除，使得径向向外导向的材料流动运动特别地由优选的模具实施例特别地引发。这也优选地由位于下降部22的最低点上方的模具底部支持。

环形通道部分20的下降部22的半径R_S优选地在8.2/1000D_M≤R_S≤8.2/100D_M的范围内。由此，D_M描述凹部9的直径(见上文)。

脱模倾斜部12优选地与主体3的上侧8包括角度α，如图3和图5所示。根据脱模倾斜部12的径向向内指向的倾斜度，该角度的大小在5°≤α≤45°的范围内，优选地为25°≤α≤45°或5°≤α≤25°。另外，根据本发明，已经表明角度α＝18°是优选的。特别是通过脱模倾斜部 12的这种扁平布置，其导致凹部9中的材料流动明显不同于侧壁垂直或几乎垂直的凹部9，与现有技术相比实现了改进的闭合头的形成和减少的裂缝。在这方面，还优选在模具的上侧和脱模倾斜部之间实现一具有半径R＝0.5mm的凸起过渡。

为了确保在连接过程中凹部9中的材料不受限制的流动，从下降部22到模具底部32的过渡优选地形成为凸形台阶24。这样，防止模具侧部件的流动材料卡在凹部9内。这也适用于上述优选凸形台阶14和16。此外，凸形台阶24造成流动并且从而无障碍地从模具底部32过渡到环形通道20或下降部22中。凸形台阶24优选地支撑受控滑动并因此在连接过程中自冲铆钉的铆钉脚的伸展。为此，凸形台阶24的半径R₂₄可在98/1000D_M≤R₂₄≤98/100D_M的范围内调节。

进一步优选的是，环形通道区段10具有如图4所示的直径D20。通过适当选择直径D20，可以特别地控制模具支脚的伸展。以这种方式，根据待安装的自冲铆钉的头部直径调节直径 D20，从而防止或至少尽可能地限制铆钉脚在径向方向上在铆钉头的外侧上的伸展。因此，对于头部直径为7.5mm自冲铆钉，D20＝7.75mm；对于头部直径为5.5mm自冲铆钉，D20＝ 5.5mm。

进一步优选的是，圆弧形下降部分22切向地过渡到两侧相邻的，优选地凸出形成的凸形台阶16和24。这些过渡点用图5中的参考符号UP表示。相邻过渡点UP之间的径向距离A_UP限定下降部22的径向宽度。优选地，宽度在3/100D_M≤A_UP≤20/100D_M的范围内。在图6和7中示出了自冲铆钉模具1的另一优选实施例。与图5相比，下降部22形成有更大的半径R_ES并且在此具有更大的深度T_RK。

图8示意性地示出了本发明的另一个优选实施例，其通过进一步优选的实施例在图11 至14中更详细地描述。从图8中可以看出，下降部22径向向内上升至模具底部32的高度。除了自冲铆钉模具1的上述特征之外，在以相同的方式应用于在图8至图14的实施例中，在模具底部32中设置有中心凹部。该凹部围绕中心轴线M对称布置。该凹部34接收模具侧部件的移位材料，由此避免自冲铆钉的压缩，后者进一步得到了缓解。

为此，凹部的深度T_A可特定地调节到连接任务，其由图9示出，类似于图4中的描述和描绘。优选地，凹部34的深度T_A在2/100D_M≤T_A≤8/100D_M的范围内，优选的直径D_A在 15/100D_M≤D_A≤35/100D_M的范围内。因此，直径D_A优选地确定在模具底部32的高度处。

根据图10，还优选使用不同形状的凹部34来影响凹部9内的材料流动。因此，凹部34 优选为圆柱形的(图10a)。在另一个优选实施例中，圆柱形凹部34在深度方向是圆锥形渐缩的(图10d)，或具有截头圆锥(图10e)的形式。根据另一优选实施例，凹部34的底部形成有圆周环形通道和中心凸起(图10b)或仅中心凸起(图10c)。最初独立于凹部34的形状，与相对于自冲的连接方向径向向外的材料位移相比，中心凸起以材料接收的形式允许在连接区域中和/或从连接区域更容易地材料移位。为了有效利用该功能，将凹部的深度T_A调节到模具侧面材料层的厚度。在这种情况下，随着管芯侧面材料层厚度的增加，使用凹部的较大调整深度T_A。关于以上讨论的环形通道，一般关系适用于降低延展性。

图15显示了本发明的另一个优选实施方案。关于图15中所示的示意性横截面，该自冲铆钉模具1'的特征在于以下特征。脱模部分的脱模倾斜部12'与自冲铆钉模具1'的上侧8'之间包括角度α'，角度α'在10°≤α'≤85°的范围内。脱模倾斜部12'径向向内过渡至环形通道部分的圆弧形下降部22'，其半径R_S'在1/100D_M≤R_S'≤7/100D_M的范围内。此外，圆弧形下降部22' 通过至少第一台阶36上升到圆弧形底部。由于环形通道部分和模具底部的逐渐上升或从下降部22'到模具底部的最高点的上升的特定组合，除了一致材料流转之外，还实现了铆钉脚的更强的横向压缩，以减少裂缝形成。这种增加的伸展实现了与设定的自冲铆钉的连接方向相反的更大的底切。由于部件的连接不会因裂缝形成而减弱，并且增强的底切有利于连接的寿命及其强度，这种自冲铆钉几何形状导致提高的连接质量。根据优选的自冲铆钉模具1' 的不同优选实施例，模具底部包括居中布置的，旋转对称的上升部40。这优选地形成为曲线的，圆弧形的或半椭圆形的或圆柱形的，用于自冲铆钉的特定伸展以及增加底切。

图16示意性地示出了根据本发明的与自冲铆钉模具1；1'组合的已知安装装置。通过图 17中的显微照片示出了与其建立的连接。图17a示出了自冲铆钉连接，其利用根据图5的自冲铆钉模具1建立。图17b示出了该连接的闭合头。图17c示出了自冲铆钉连接，其利用具有中心凹部34的自冲铆钉模具1建立。连接的闭合头在图17d中示出。图18示出了一连接的显微照片，该连接由根据图15的自冲铆钉模具1'建立。

下面基于实际的，以上讨论的自冲铆钉模具的几何数据描述根据本发明的示例性优选模具几何形状。为了将模具形式与以下几何数据组合分类，参考上述图：

例1

类似于图3的模具形式，具有以下几何数据

D_M＝12.2mm

D₂₀＝8.395mm

α＝18°

R_OE＝0.5mm

R_ES＝10.4mm

R_S＝0.2mm

R₂₄＝11.17mm

R₁₆＝0.6mm

T_RK＝0.9mm

例2

类似于图3的模具形式，具有以下几何数据

D_M＝12.2mm

D₂₀＝7.3mm

α＝18°

R_OE＝0.5mm

R_ES＝10.4mm

R_S＝0.8mm

R₂₄＝1.44mm

R₁₆＝0.6mm

T_RK＝1.3mm

例3

类似于图9的模具形式，具有以下几何数据

D_M＝12.2mm

D₂₀＝8.395mm

α＝18°

R_OE＝0.5mm

R_ES＝10.4mm

R_S＝0.2mm

R₂₄＝11.17mm

R₁₆＝0.6mm

T_RK＝0.9mm

D_A＝3.6mm

T_A＝0.9mm

例4

类似于图9的模具形式，具有以下几何数据

D_M＝12.2mm

D₂₀＝8.09mm

α＝18°

R_OE＝0.5mm

R_ES＝10.4mm

R_S＝0.44mm

R₂₄＝10mm

R₁₆＝0.6mm

T_RK＝1.05mm

D_A＝3.6mm

T_A＝0.5mm

例5

类似于图9的模具形式，具有以下几何数据

D_M＝12.2mm

D₂₀＝7.77mm

α＝18°

R_OE＝0.5mm

R_ES＝10.4mm

R_S＝0.6mm

R₂₄＝3mm

R₁₆＝0.6mm

T_RK＝1.15mm

D_A＝3.7mm

T_A＝0.3mm

例6

类似于图9的模具形式，具有以下几何数据

D_M＝12.2mm

D₂₀＝7.28mm

α＝18°

R_OE＝0.5mm

R_ES＝10.4mm

R_S＝0.83mm

R₂₄＝1.44mm

R₁₆＝0.6mm

T_RK＝1.3mm

D_A＝3.6mm

T_A＝0.9mm

例7

类似于图9的模具形式，具有以下几何数据

D_M＝12.2mm

D₂₀＝7.57mm

α＝18°

R_OE＝0.59mm

R_ES＝∞→实现为倾斜的直线

R_S＝0.834mm

R₂₄＝11.17mm

R₁₆＝0.6mm

T_RK＝1.3mm

D_A＝3.5mm

T_A＝0.7mm

例8

类似于图10e)的模具形式，具有以下几何数据

D_M＝12.2mm

D₂₀＝8.18mm

α＝18°

R_OE＝0.59mm

R_ES＝∞→实现为倾斜的直线

R_S＝0.7mm

R₂₄＝∞→实现为倾斜的直线

R₁₆＝0.6mm

T_RK＝1.3mm

D_A＝4.87mm在凹部34的开口侧

D_A＝2.86mm在凹部34的底部

T_A＝0.47mm

例9

类似于图10e)的模具形式，具有以下几何数据

D_M＝12.2mm

D₂₀＝7.53mm

α＝18°

R_OE＝0.59mm

R_ES＝∞→实现为倾斜的直线

R_S＝0.83mm

R₂₄＝∞→实现为倾斜的直线

R₁₆＝0.6mm

T_RK＝1.3mm

D_A＝4.94mm在凹部34的开口侧

D_A＝2.86mm在凹部34的底部

T_A＝0.49mm

参考标记清单

1,1' 自冲铆钉模具

3 主体

5 模具支脚

7 沟槽

8 上侧

9,9' 凹部

10 脱模部分

12,12' 脱模倾斜部

14,16 凸形台阶

20 环形通道部分

22,22' 下降部

24 凸形台阶

30 模具底部

32 平面区域

34 凹部

36 第一台阶

40 上升部

F 连接方向

M 中心轴线

UP 过渡点

T_A 凹部的深度

T_RK 下降部的深度

D_M 模具直径

α 脱模倾斜部的角度

R_ES 脱模倾斜部的半径

R_S 下降部的半径

Claims

1.用于安装装置的自冲铆钉模具(1)，通过该自冲铆钉模具(1)可在多个部件之间通过形成闭合头建立自冲铆钉连接，包括以下特征：

a.主体(3)，其具有上侧(8)以及形成于其中的凹部(9)，所述上侧(8)和凹部(9)被布置为关于自冲铆钉模具的中心轴线(M)旋转对称，所述凹部(9)在所述上侧(8)具有直径D_M，

b.所述凹部(9)包括一径向向外布置的环形脱模部分(10)，其后的环形通道部分(20)和居中布置的模具底部，其中

c.在自冲铆钉模具(1)平行于中心轴线(M)延伸的横截面中，

c1.脱模部分(10)的脱模倾斜部(12)与自冲铆钉模具(1)的上侧(8)围成一个角度α，其范围为5°≤α≤45°,

c2.脱模倾斜部(12)通过凸形台阶(16)径向向内过渡到环形通道部分(20)的圆弧形下降部(22)，圆弧形下降部(22)具有半径R_S在8.2/1000D_M≤R_S≤8.2/100D_M范围内；以及

c3.圆弧形下降部(22)径向向内呈直线或圆弧形或曲线上升到模具底部(30)。

2.根据权利要求1所述的自冲铆钉模具(1)，其中所述脱模倾斜部(12)成形为直线的或具有半径R_ES的凹曲面，R_ES的半径范围为7/10D_M≤R_ES≤9/10D_M。

3.根据权利要求1或2所述的自冲铆钉模具(1)，其中所述圆弧形下降部(22)相对于上侧(8)的最大深度T_RK在6/100D_M≤T_RK≤12/100D_M范围内。

4.根据权利要求1或2所述的自冲铆钉模具(1)，其中所述脱模倾斜部(12)在凸形台阶(16)中过渡到所述环形通道部分(20)的下降部(22)。

5.根据权利要求1或2所述的自冲铆钉模具(1)，其中所述环形通道部分(20)的下降部(22)在凸形台阶中过渡到模具底部(30)。

6.根据权利要求5所述的自冲铆钉模具(1)，其中所述脱模倾斜部(12)以凸形台阶(16)过渡到所述环形通道部分(20)的下降部(22)，并且其中所述圆弧形下降部(22)以两个相邻的过渡点切向过渡到相邻的凸形台阶，并且相邻过渡点UP之间的径向距离A_UP限定所述环形通道部分(20)的圆弧形下降部(22)的宽度。

7.根据权利要求6所述的自冲铆钉模具(1)，其中所述圆弧形下降部(22)的宽度为3/100D_M≤A_UP≤20/100D_M。

8.根据权利要求1所述的自冲铆钉模具(1)，在模具底部还具有中心凹部，所述中心凹部的深度T_A在2/100D_M≤T_A≤8/100D_M范围内。

9.根据权利要求8所述的自冲铆钉模具(1)，其中所述凹部(9)在最大深度T_A的方向上呈圆柱形或圆锥形渐缩。

10.用于安装装置的自冲铆钉模具(1')，利用所述自冲铆钉模具(1')可在多个部件之间通过形成闭合头建立自冲铆钉连接，包括以下特征：

a.主体(3)，具有上侧(8)和形成于其中的凹部(9')，所述上侧(8)和凹部(9')关于所述自冲铆钉模具(1')的中心轴线(M)旋转对称地布置，所述凹部(9')在所述上侧(8)具有直径D_M，

b.所述凹部(9')包括径向向外布置的环形脱模部分、随后的或相邻的环形通道部分和居中布置的模具底部，其中

c.在自冲铆钉模具(1')平行于中心轴线(M)延伸的横截面中，

c1.脱模部分的脱模倾斜部(12’)与所述自冲铆钉模具(1')的上侧(8)围成角度α'，角度α'的范围在10°≤α'≤85°，

c2.脱模倾斜部(12')径向向内过渡到所述环形通道部分的圆弧形下降部(22')，

所述圆弧形下降部(22’)具有半径R_S'，R_S'的范围为1/100D_M≤R_S'≤7/100D_M，以及

c3.所述圆弧形下降部(22')通过至少弧形的第一台阶(36)径向向内上升到所述模具底部，

c4.所述自冲铆钉模具(1')的所述模具底部包括一居中布置的、旋转对称的上升部(40)，所述上升部(40)形成为曲线形、圆形、半椭圆形或圆柱形，并且

c5.平面区域(32)设置在所述第一台阶(36)和所述旋转对称的上升部(40)之间。

11.一种具有根据权利要求1或10所述的自冲铆钉模具(1；1')的安装装置。

12.一种通过自冲铆钉和根据权利要求1或10所述的自冲铆钉模具(1；1')在至少第一和第二部件之间的连接，使得限定连接的闭合头具有与所述自冲铆钉模具(1)互补的形状特征。

13.根据权利要求12所述的连接，其中邻近所述闭合头的所述第二部件由张力敏感或脆性材料组成。

14.根据权利要求13所述的连接，其中邻近所述闭合头的所述第二部件由7000系列的铝合金组成。

15.使用自冲铆钉，安装装置和根据权利要求1或10所述的自冲铆钉模具在至少第一和第二部件中建立连接的自冲铆接方法，包括以下步骤：

a.在所述安装装置的冲头的下方提供(S1)自冲铆钉模具(1；1')，

b.在自冲铆钉模具(1；1')和所述冲头之间布置(S2)所述第一和第二部件，以及

c.在所述第一和第二部件中安装(S3)自冲铆钉，并同时形成闭合头，所述闭合头呈现出自冲铆钉模具(1；1')的内轮廓互补的形状特征。