CN111001716A

CN111001716A - 一种双向内锁压铆连接装置

Info

Publication number: CN111001716A
Application number: CN201911402613.7A
Authority: CN
Inventors: 张越; 徐洪贺; 彭锐涛; 胡聪芳; 罗岳; 陈睿; 肖湘武
Original assignee: Xiangtan University
Current assignee: Xiangtan University
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-04-14
Anticipated expiration: 2039-12-31
Also published as: CN111001716B

Abstract

本发明公开一种双向内锁压铆连接装置，使用双向内锁压铆连接装置分两个阶段形成双内锁机械结构，主要部件包括第一压铆机构、第二压铆机构、侧滑机构及其相连的动力机构和其他部件，第一压铆机构包括第一冲模、弹性橡胶等；第二压铆机构包括第二冲模、第三冲模等，第二冲模、第三冲模和下模板通过螺栓导柱与上模座和上模板连接；侧滑机构包括侧滑芯、半圆形滑块和弹性橡胶等，侧滑机构可以保证第二冲模在第一阶段与第三冲模构成复合冲模一起压入板材，在第二阶段中与第三冲模分离向上移动不受阻碍；第一压铆机构在被连接材料下方，第二压铆机构和侧滑机构在上端，被连接材料在中间位置，各机构同轴，相互联系，共同协作，保证压铆接头成形性良好；本发明装置可实现在单个装置中形成压铆连接点的双向内锁结构，与现有的单内锁压铆接头相比不仅在外观上更加美观，在接头强度和生产效率方面均有较大程度的提高，应用范围灵活而广泛。

Description

一种双向内锁压铆连接装置

技术领域

本发明属于薄板材料连接技术领域，具体涉及一种有效降低压铆接头高度，提高接头强度的双向内锁压铆连接装置。

背景技术

工业产品的生产加工过程中，工件之间有多种连接方式，在薄板材料连接领域，TOX连接方法属于当前广泛运用机械连接方法之一，它通过专用模具在外力的作用下使板材冷挤压变形，迫使连接的材料在连接点处发生塑性流动，通过金属塑性变形形成镶嵌的连接点，从而实现材料连接。但是该方法形成的连接点是单向内锁结构，通常存在连接点强度不足或凸起高度较大等问题，另外，对于某些连接强度要求较高的应用场合，采用TOX方法需要多次连接，不仅过程繁琐而且效率低下。

本发明设计一种用于连接板材的双内锁压铆连接装置，该装置通过两步成形实现双向内锁结构，第一步成形平点机械内锁结构，第二步在平点机械内锁结构内部反向形成圆点机械内锁结构，降低接头高度，提高接头强度，不仅在外观上更加美观，同时提高了生产效率，可以实现低成本自动化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双向内锁压铆连接装置。压铆装置主要包括第一压铆机构、第二压铆机构、侧滑机构及其相连的动力机构和其他部件。第一压铆机构中的第一冲模（1）作为冲头，第二冲模（4）和第三冲模（5）作为凹模，在平点压铆接头内部反方向成形圆点压铆接头，第二压铆机构的第二冲模（4）和第三冲模（5）作为整体凸模，压入板材形成平点压铆接头，侧滑机构可以保证两个阶段的无缝接续，第二冲模（4）与第三冲模（5）分离形成整体凹模，保证材料有足够的流动空间，有利于接头成形。

本发明的目的这样实现的，压铆装置主要包括第一冲模（1）、第二冲模（4）、第三冲模（5）、半圆形滑块（6）、侧滑芯（8）、弹簧（9）、直导套（12）、弹性橡胶Ⅰ（14）、圆形弹簧（15）、螺栓导柱（16）等关键零件，冲模等部件基本上采用圆柱形结构。各部件的相互配合关系如下：模柄（10）上部直接与动力装置相连，中间通过螺纹连接固定在上模座（11）上；上模座（11）和上模板（13）通过螺钉（7）紧固在一起，侧滑芯（8）嵌在上模板（13）内部，受上模座（11）和上模板（13）的共同作用与上模板（13）紧固在一起；侧滑芯（8）穿过弹性橡胶Ⅰ（14）和半圆形滑块（6），使这三个部件能够协同运动，同时保证弹性橡胶Ⅰ（14）和半圆形滑块（6）不会与其分离；第三冲模（5）上开有滑槽，半圆形滑块（6）上有滑槽凸块（27）可在第三冲模（5）上滑动；初始时，半圆形滑块（6）与第二冲模（4）没有错动，半圆形滑块（6）把第二冲模（4）锁死在第三冲模（5）内部第二冲模（4）中间开有盲孔，盲孔能够保证模柄（10）在内部有移动距离，使第二阶段结束时模柄（10）上的弹簧（9）保证第二冲模（4）复位；螺栓导柱（16）与第三冲模（5）连接部位有螺纹，上部有螺纹紧固上螺母，其他部分为光杆，上模座（11）、上模板（13）、下模板（17）和第三冲模（5）通过螺栓导柱（16）连接在一起，上模座（11）和上模板（13）均开有通孔，上模板（13）的通孔嵌有直导套（12），在压铆连接第一阶段过程中螺栓导柱（16）可以在直导套（12）内部滑动，螺栓导柱（16）在整个过程中既有连接作用，又兼具导向作用；垫环（3）与下模板（17）通过螺钉紧固在一起；第一冲模（1）与弹性橡胶Ⅱ（20）和固定板（19）连接在一起，下部与动力装置相连。

附图说明

图1为本发明分步连接原理示意图；

图2为本发明第二冲模示意图；

图3为本发明第三冲模示意图；

图4为本发明半圆形滑块示意图；

图5为本发明上半冲模整体结构示意图；

图中，1-第一冲模，2-板材Ⅰ，3-垫环，4-第二冲模，5-第三冲模，6-半圆形滑块，7-螺钉，8-侧滑芯，9-弹簧，10-模柄，11-上模座，12-直导套，13-上模板，14-弹性橡胶Ⅰ，15-圆形弹簧，16-螺栓导柱，17-下模板，18-板材Ⅱ，19-固定板，20-弹性橡胶Ⅱ，21-模柄孔，22-冲模孔，23-滑槽，24-螺钉孔，25-半圆槽，26-弹簧槽，27-滑槽凸块，28-侧滑芯孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换，均落入本发明保护范围。

本发明的工作过程：

压铆连接的第一阶段是形成平点压铆接头。压铆过程开始时垫环（3）刚刚接触板材Ⅱ（18），其他结构都在初始位置，此时压铆装置对板材基本没有压力。第一冲模（1）在初始位置时，与固定板（19）处于同一水平位置，弹性橡胶Ⅱ（20）未被压缩，第一冲模（1）与固定板（19）在第一阶段作为平点压铆连接的平砧结构。在动力装置的作用下推动模柄（10）等向下移动，随着上模座（11）和上模板（13）向下移动使弹性橡胶Ⅰ（14）开始压缩，在压力和侧滑芯（8）的作用下半圆形滑块（6）沿着滑槽向左右滑动，圆形弹簧（15）被拉伸。经过侧滑结构滑行距离公式可以精确计算出保证半圆形滑块（6）与第二冲模（4）完全错开的距离，实现直到压铆第一阶段结束时半圆形滑块（6）与第二冲模（4）才完全错开，这样保证了在第一阶段中第二冲模能够对板材施加足够的力，形成圆点压铆内锁结构。为了保证半圆形滑块（6）有足够的滑行距离在与滑块连接中间加入弹性橡胶Ⅰ（14），同时螺栓导柱（16）在直导套（12）内向上移动一段距离。随着下行距离的增加第二冲模（4）和第三冲模（5）一起压入板材Ⅰ（2）和板材Ⅱ（18），在板材内部形成平点内锁，垫环（3）在这个过程中起到压边的作用。

压铆连接的第二个阶段是在平点压铆连接内锁结构内部反方向形成圆点压铆连接内锁结构。压铆第一阶段结束后，上部的动力装置继续施加压力，第一阶段中第二冲模（4）和半圆形滑块（6）已经错开，第一冲模（1）在下部的动力装置作用下向上运动，压入板材，随着第一冲模距离的上升弹性橡胶Ⅱ（20）受压变形，第二冲模（4）受材料流动力向上移动，直至卡死，第三冲模在其他结构下停在第一阶段结束的位置不动。在第二阶段第一冲模（1）作为冲头，第二冲模（4）和第三冲模（5）作为凹模，在压力作用下使板材在第一个内锁结构中反方向形成第二个圆点压铆内锁结构。

压铆过程结束后，撤掉外力，第二冲模（4）在弹簧（9）的作用下先回到初始位置，然后半圆形滑块（6）在圆形弹簧（15）的作用下回到初始位置，保证下一次压铆过程的准确实施。

本发明的特点：平点压铆连接的冲模是分离式冲模，第一阶段中第二冲模和第三冲模作为整体冲模压入材料使材料形成平点压铆内锁结构，在第二阶段成形圆点压铆连接内锁结构时，第一冲模作为冲头，第二冲模和第三冲模又作为凹模，实现了一模两用，结构更加灵活。在本发明中为了保证第二冲模能够有效上移，利用了侧滑芯结构，有凸起的半圆形滑块在侧滑芯和压力作用下线下移动的过程中可以在第二冲模的滑槽中滑动，与第二冲模有错位，保证第二冲模在压铆的第二阶段有空间上移，半圆形滑块周边有一个圆形弹簧装置，在压铆连接过程结束后可以滑块能够精准复位。压铆部件基本上都采用圆柱形结构，并且在重要部位均有过度圆角，可以减少内应力以及对板材的损伤。

Claims

1.一种双向内锁压铆连接装置，其特征在于压铆装置主要包括第一压铆机构、第二压铆机构、侧滑机构及其相连的动力机构和其他部件，主要零部件有第一冲模（1）、第二冲模（4）、第三冲模（5）、半圆形滑块（6）、侧滑芯（8）、弹簧（9）、直导套（12）、弹性橡胶Ⅰ（14）、圆形弹簧（15）、螺栓导柱（16）等，冲模等零部件基本上采用圆柱形结构。

2.根据权利要求1所述的一种双向内锁压铆连接装置，其特征在于各部件的相互配合关系如下：模柄（10）上部直接与动力装置相连，中间通过螺纹连接固定在上模座（11）上；上模座（11）和上模板（13）通过螺钉（7）紧固在一起，侧滑芯（8）嵌在上模板（13）内部，受上模座（11）和上模板（13）的共同作用与上模板（13）紧固在一起；侧滑芯（8）穿过弹性橡胶Ⅰ（14）和半圆形滑块（6），使这三个部件能够协同运动，同时保证弹性橡胶Ⅰ（14）和半圆形滑块（6）不会与其分离；第三冲模（5）上开有滑槽，半圆形滑块（6）上的滑槽凸块（27）可在第三冲模（5）上滑动；初始时，半圆形滑块（6）与第二冲模（4）没有错动，半圆形滑块（6）把第二冲模（4）锁死在第三冲模（5）内部，第二冲模（4）中间开有盲孔，盲孔能够保证模柄（10）在内部有移动距离，使第二阶段结束时模柄（10）上的弹簧（9）保证第二冲模（4）复位；螺栓导柱（16）与第三冲模（5）连接部位有螺纹，上部有螺纹紧固上螺母，其他部分为光杆，上模座（11）、上模板（13）、下模板（17）和第三冲模（5）通过螺栓导柱（16）连接在一起，上模座（11）和上模板（13）均开有通孔，上模板（13）的通孔嵌有直导套（12），在压铆连接第一阶段过程中螺栓导柱（16）可以在直导套（12）内部滑动，螺栓导柱（16）在整个过程中既有连接作用，又兼具导向作用；垫环（3）与下模板（17）通过螺钉紧固在一起；第一冲模（1）与弹性橡胶Ⅱ（20）和固定板（19）连接在一起，下部与动力装置相连。

3.根据权利要求1所述的一种双向内锁压铆连接装置，其特征在于所述的侧滑结构包括半圆形滑块（6）、侧滑芯（8）、上模板（13）、弹性橡胶Ⅰ（14）和圆形弹簧（15），在压铆连接的第一阶段中半圆形滑块（6）可在第三冲模（5）的滑槽内滑动，与第二冲模（4）产生错位，保证在压铆连接第二阶段中第二冲模（4）可以向上移动，其他部件仍保持在第一阶段结束位置。

4.根据权利要求1所述的一种双向内锁压铆连接装置，其特征在于所述的第一压铆机构中的第二冲模（4）和第三冲模（5）在压铆连接的第一阶段中协同运动，作为压铆连接第一阶段的整体冲模。

5.根据权利要求1所述的一种双向内锁压铆连接装置，其特征在于所述的第二压铆机构的第一冲模（1）在动力装置作用下，压入材料，与第二冲模（4）、第三冲模（5）构成圆点压铆模具，其中第一冲模（1）作为冲模，第二冲模（4）和第三冲模（5）作为凹模。

6.根据权利要求1所述的一种双向内锁压铆连接装置，其特征在于所述的第二冲模（4）主要特征包括模柄孔（21），在弹簧（9）和模柄（10）的作用下保证在压铆第二阶段第二冲模（4）的上行有位置限制，可以实现保压作用，撤掉外力后，弹簧（9）可以保证第二冲模（4）下行，到达初始位置。

7.根据权利要求1所述的一种双向内锁压铆连接装置，其特征在于所述的第三冲模（5）的主要特征包括冲模孔（22）、滑槽（23）和螺钉孔（24），压铆第一阶段第二冲模（4）在冲模孔（22）中和第三冲模（5）作为整体冲模压入板材，滑槽（23）是保证半圆形滑块（6）可以按照确定的轨迹滑行，实现与第二冲模（4）的错位，保证第二阶段的进行，螺栓导柱（16）通过螺钉孔（24）连接上模板（12）和下模板（17）。

8.根据权利要求1所述的一种双向内锁压铆连接装置，其特征在于所述的半圆形滑块（6）的主要特征包括半圆槽（25），弹簧槽（26），滑槽凸块（27），侧滑芯孔（28），半圆槽（25）保证半圆形滑块（6）与弹簧（9）和模柄（10）不产生干涉，弹簧槽（26）上附有圆形弹簧（15），滑槽凸块（27）在第三冲模（5）的滑槽（23）内滑动，保证半圆形滑块（6）在压铆结束后精确复位，侧滑芯（8）在侧滑芯孔（28）内滑动，使得半圆形滑块（6）在下行过程中与第二冲模（4）产生错位，不影响第二冲模（4）在第二阶段向上移动。