CN109570427A - 一种铝材的半空心铆钉自冲铆接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，包括支架和铆接机构；所述的铆接机构包括压盘、下压轴、套筒、主动气压缸和2个辅助气压缸，所述的主动气压缸位于压盘的上方，且压盘与主动气压缸的伸缩杆固定连接，所述的下压轴的顶端与压盘固定连接，所述的下压轴的底端设有冲头，所述的套筒套在下压轴的外侧，所述的辅助气压缸均固定在压盘与套筒之间；所述的压盘上设有用于检测压盘所受压力的第一压力传感器；所述的套筒的底部设有第二压力传感器；所述的下压轴上设有位移传感器。本发明所述的一种铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，可以根据不同的需求，采用控制铆接的速度或铆接力的大小来完成铆接接头的制备。

Description

一种铝材的半空心铆钉自冲铆接装置

技术领域

本发明属于铆接技术领域，尤其是涉及一种铝材的半空心铆钉自冲铆接装置。

背景技术

自冲铆接是指通过外力将半空心自冲铆钉压入板材，使铆钉刺穿上层板材，然后在下凹模的作用下，铆钉脚在下层板中扩张并与之一起发生变形，形成机械互锁连接的工艺。随着人们对汽车需求量的增加，对汽车的舒适性、安全性和环保性的要求也越来越高，而汽车轻量化材料的使用，可以在满足安全性的要求下，很好地提高汽车的环保性及燃油经济性，因此汽车轻量化越来越被各大汽车厂商重视。汽车轻量化的重要途径就是减少汽车白车身的质量，所以铝合金、镁合金等各种新型轻量化材料被广泛应用于车身的制造，而自冲铆接可以很好的用于轻量化材料的连接。

自冲铆接头的强度与可靠性和自冲铆工艺参数的选取有直接的关系，这些工艺参数主要是板材、凹模、压边圈、铆钉和冲头等的参数的和参数的相互匹配关系。如何根据需要设计接头性能最佳的自冲铆接设备，成为目前自冲铆设备广泛应用的最大障碍。并且，市面上常见的自冲铆设备均未达到轻量化铝制车身生产线应用的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，以分别控制铆接力的大小和速度、压边力的大小、铆接的深度来完成自冲铆接过程。通过改变影响接头质量的板材、凹模、压边圈、铆钉和冲头等的工艺参数，确定对于特定需求的最优的工艺参数，为自冲铆接设备的研发提供依据，从而减小设备研发的周期，加快全铝车身技术在汽车轻量化中的应用。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，包括支架和铆接机构，所述的铆接机构位于支架的上方；

所述的铆接机构包括压盘、下压轴、套筒、主动气压缸和2个辅助气压缸，所述的主动气压缸位于压盘的上方，且压盘与主动气压缸的伸缩杆固定连接，所述的下压轴位于压盘的下方，所述的下压轴的顶端与压盘固定连接，所述的下压轴的底端设有冲头，所述的套筒套在下压轴的外侧，且所述的冲头位于套筒内，所述的辅助气压缸均固定在压盘与套筒之间，且辅助气压缸分别位于下压轴的两侧；

所述的压盘上设有用于检测压盘所受压力的第一压力传感器；

所述的套筒的底部设有第二压力传感器；

所述的下压轴上设有位移传感器。

进一步的，所述的支架包括顶板、底板和侧板，所述的侧板固定在顶板与底板之间，所述的顶板位于底板的上方。

进一步的，所述的顶板上设有安装孔，所述的套筒位于安装孔内。

进一步的，所述的底板上设有凹模和2个支撑钉，所述的凹模位于所述的安装孔的下方，所述的凹模和支撑钉均固定在底板上，且支撑钉分别位于凹模的两侧。

进一步的，所述的凹模的下方设有托盘，所述的凹模固定在托盘的顶部。

进一步的，所述的套筒的顶部设有连接盘，所述的辅助气压缸固定在连接盘与所述的压盘之间。

进一步的，所述的套筒的底部设有压边圈，所述的第二压力传感器固定在压边圈的底部。

进一步的，所述的下压轴的顶部设有凸台和若干的固定孔，所述的凸台位于下压轴的中心，所述的固定孔均位于凸台的外侧。

相对于现有技术，本发明所述的一种铝材的半空心铆钉自冲铆接装置具有以下优势：

(1)本发明所述的一种铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，可以根据不同的需求，采用控制铆接的速度或铆接力的大小来完成铆接接头的制备；可以根据不同的板材和试验需求，利用第二压力传感器，控制压边力的大小；还可以通过第一压力传感器以及位移传感器，测量铆接过程中的铆钉所受的力和位移随时间的变化。

(2)本发明所述的一种铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，可制备不同铆接深度的接头，用于研究在不同铆接深度下的铆钉与板料的连接及变形状态。

(3)本发明所述的一种铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，可以制备冲头、铆钉、压边圈、板料、凹模在不同参数下的半空心自冲铆接头，进而可以评估各个工艺参数对接头质量影响的权重。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的铆接装置的立体示意图；

图2为本发明实施例所述的铆接装置的主视图；

图3为本发明实施例所述的下压轴与冲头的组装示意图；

图4为本发明实施例所述的套筒的结构示意图；

图5为本发明实施例所述的套筒的另一视角结构示意图；

图6为本发明实施例所述的支架的结构示意图；

图7为本发明实施例所述的托盘的结构示意图。

附图标记说明：

1、主动气压缸；2、压盘；3、第一压力传感器；4、位移传感器；5、下压轴；51、凸台；52、固定孔；53、第二螺纹孔；6、辅助气压缸；7、套筒；71、连接盘；72、第一通孔；73、第一螺纹孔；74、第二通孔；8、压边圈；9、冲头；10、铆钉；11、第二压力传感器；12、待铆接板料；13、凹模；14、托盘；141、定位孔；142、第三螺纹孔；15、支撑钉；16、支架；161、顶板；1611、安装孔；162、底板；1621、安装槽；16211、第四螺纹孔；1622、第三通孔；1623、第五螺纹孔；163、侧板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-7所示，一种铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，包括支架16和铆接机构，所述的铆接机构位于支架16的上方；

所述的铆接机构包括压盘2、下压轴5、套筒7、主动气压缸1和2个辅助气压缸6，所述的主动气压缸1位于压盘2的上方，且压盘2与主动气压缸1的伸缩杆固定连接，所述的下压轴5位于压盘2的下方，所述的下压轴5的顶端与压盘2固定连接，所述的下压轴5的底端设有冲头9，所述的套筒7套在下压轴5的外侧，且所述的冲头9位于套筒7内，所述的辅助气压缸6均固定在压盘2与套筒7之间，且辅助气压缸6分别位于下压轴5的两侧；利用主动气压缸1控制铆接过程中冲头9的力或速度。

所述的压盘2上设有用于检测压盘2所受压力的第一压力传感器3；第一压力传感器3用于检测铆接过程中的铆接力的大小。

所述的套筒7的底部设有第二压力传感器11；用于测量铆接过程中压边力的大小。

所述的下压轴5上设有位移传感器4。用于检测铆接过程中的铆钉10的位移。

所述的支架16包括顶板161、底板162和侧板163，所述的侧板163固定在顶板161与底板162之间，所述的顶板161位于底板162的上方。

所述的顶板161上设有安装孔1611，所述的套筒7位于安装孔1611内。

所述的底板162上设有凹模13和2个支撑钉15，所述的凹模13位于所述的安装孔1611的下方，所述的凹模13和支撑钉15均固定在底板162上，且支撑钉15分别位于凹模13的两侧。

所述的凹模13的下方设有托盘14，所述的凹模13固定在托盘14的顶部。

所述的底板162上设有安装槽1621，所述的安装槽1621内设有第四螺纹孔16211，所述的托盘14通过第四螺纹孔16211固定在安装槽1621内，保证了凹模13与安装孔1611的轴向重合。所述的底板162上还设有第三通孔1622和第五螺纹孔1623，用于支撑钉15的连接和固定。

所述的托盘14的顶部设有定位孔141，所述的凹模13放在定位孔141内，并通过托盘14侧面的第三螺纹孔142固定。所述的凹模13、安装孔1611与套筒7轴向重合。

所述的套筒7的顶部设有连接盘71，所述的辅助气压缸6固定在连接盘71与所述的压盘2之间。所述的辅助气压缸6固定在压盘2的底部，且连接盘71与辅助气压缸6的伸缩杆固定连接，用于提供铆接过程中的压边力，压边力的大小由第二压力传感器11测得。辅助气压缸6与主动气压缸1单独作用。

所述的套筒7的中心设有第一通孔72和第二通孔74，第一通孔72与第二通孔74相连通，第二通孔74位于第一通孔72的上方，且第一通孔72的直径小于第二通孔74的直径，第二通孔74与下压轴5相配合；第一通孔72与冲头9配合接触，保证了套筒7与冲头9的轴向重合。套筒7的底部设有4个第一螺纹孔73用于连接压边圈8。

所述的套筒7的底部设有压边圈8，所述的第二压力传感器11固定在压边圈8的底部。用于铆接过程中压紧待铆接板料12。

所述的下压轴5的顶部设有设有凸台51和若干的固定孔52，所述的凸台51位于下压轴5的中心，所述的固定孔52均位于凸台51的外侧。下压轴5通过固定孔52与压盘2固定连接，凸台51用于定位，保证下压轴5与压盘2的轴向重合。下压轴5的下部还设有第二螺纹孔53，用于固定冲头9。

进行铆接操作前，先将铆钉10与冲头9的下端面胶粘在一起，并将待铆接板料12的一端放置在凹模13上，另一端通过支撑钉15支撑。

具体操作步骤如下：

1.将半空心自冲铆接装置的安装好(如图1所示)；

2.将主动气压缸1的输入端固定在试验机的上台板，支座通过螺栓固定安装在万能试验机的下台板上；

3.移动万能试验机的上台板到合适位置，使压边圈8距离凹模13上边面的距离为20mm；

4.设置辅助气压缸6的压力、主动气压缸1的作动过程中的速度或力，然后设置主动气压缸1的行程；

5.驱动辅助气压缸6，使压边圈8压紧待铆接板料12，并通过第二压力传感器11测量压边力，并将压力值实时反馈到辅助气压缸6，当辅助气压缸6的压力值到设定值后，将会传递驱动信号到主动气压缸1、第一压力传感器3和位移传感器4；

6.主动气压缸1根据预设的速度控制或力控制，带动冲头9及铆钉10下移，此时第一压力传感器3和位移传感器4开始记录铆接过程的力和位移；

7.在主动气压缸1作动过程中，第二压力传感器11将压力值实时反馈到辅助气压缸6，用于调节压边力保持在给定的值上下浮动；

8.位移传感器4将位移值反馈到主动气压缸1，当位移值到设定位置后，主动气压缸1释放压力，开始回程，并将回程信号传递到辅助气压缸6，完成回程；

9.其中铆钉10的安装通过将压边圈8与套筒7的螺栓松开，将铆钉10通过少量的胶与冲头9的端面粘连在一起，然后将压边圈8通过螺栓重新固定在套筒7；

10.压边圈8与板料的接触面积通过步骤8中的更换铆钉10的方式进行更换；

11.其中板料的更换为当铆接完成后，直接更换板料；

12.其中凹模13的更换方式为将凹模13托盘14的固定螺栓松开，更换新的凹模13后重新上紧；

13.通过重复上述步骤3-12，通过控制铆接力或速度、铆接的深度、压边力的大小来实现冲头9、铆钉10、压边圈8、板料、凹模13不同工艺参数下的自冲铆试验，完成自冲铆接头的制备。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，其特征在于：包括支架和铆接机构，所述的铆接机构位于支架的上方；

所述的铆接机构包括压盘、下压轴、套筒、主动气压缸和2个辅助气压缸，所述的主动气压缸位于压盘的上方，且压盘与主动气压缸的伸缩杆固定连接，所述的下压轴位于压盘的下方，所述的下压轴的顶端与压盘固定连接，所述的下压轴的底端设有冲头，所述的套筒套在下压轴的外侧，且所述的冲头位于套筒内，所述的辅助气压缸均固定在压盘与套筒之间，且辅助气压缸分别位于下压轴的两侧；

所述的压盘上设有用于检测压盘所受压力的第一压力传感器；

所述的套筒的底部设有第二压力传感器；

所述的下压轴上设有位移传感器。

2.根据权利要求1所述的铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，其特征在于：所述的支架包括顶板、底板和侧板，所述的侧板固定在顶板与底板之间，所述的顶板位于底板的上方。

3.根据权利要求2所述的铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，其特征在于：所述的顶板上设有安装孔，所述的套筒位于安装孔内。

4.根据权利要求3所述的铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，其特征在于：所述的底板上设有凹模和2个支撑钉，所述的凹模位于所述的安装孔的下方，所述的凹模和支撑钉均固定在底板上，且支撑钉分别位于凹模的两侧。

5.根据权利要求4所述的铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，其特征在于：所述的凹模的下方设有托盘，所述的凹模固定在托盘的顶部。

6.根据权利要求1所述的铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，其特征在于：所述的套筒的顶部设有连接盘，所述的辅助气压缸固定在连接盘与所述的压盘之间。

7.根据权利要求6所述的铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，其特征在于：所述的套筒的底部设有压边圈，所述的第二压力传感器固定在压边圈的底部。

8.根据权利要求1所述的铝材的半空心铆钉自冲铆接装置，其特征在于：所述的下压轴的顶部设有凸台和若干的固定孔，所述的凸台位于下压轴的中心，所述的固定孔均位于凸台的外侧。