CN111015175A - 一种双向内锁压铆连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双向内锁压铆连接方法，其成形方法包括两个阶段，第一阶段中在平砧上对相同材料或不同材料的两种金属板材进行压铆连接，形成具有单侧平面的平点机械内锁结构，第二阶段在平点机械内锁结构内部反方向压铆板材形成圆点机械内锁结构，通过两步形成平点机械内锁和反向的圆点机械内锁组成的双向内锁压铆结构。本发明原理简单，可应用于连接相同材料或者不同材料的两种金属板材，可实现压铆连接点的双向内锁结构并且有效降低压铆接头的高度，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方法

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方法。

背景技术

众所周知，在机械制造领域，一个产品是由成千上万个不同的零部件通过不同的连接技术构成的。器械的主要应用负载通过连接点从一个部件转换到另一个部件，或者两个或多个部件之间产生相对运动。由于在连接点处容易产生应力集中，容易导致连接点的机械性能下降，同时也容易产生裂纹和断裂，因此连接点是结构中的关键部位，同时也是薄弱环节。当前广泛运用连接方法主要包括焊接、自冲铆接及TOX连接等。

焊接是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属材料的连接方法，焊接具有速度快，连接点强度高等优点。但是焊接过程及其装备成本高，连接过程会破坏金属表面或镀层，差连接异种金属材料时熔点相差越大，导致接头未熔合或形成焊瘤等缺陷，金属与非金属连接时导致界面结合、产生裂纹，均会导致接头强度和质量降低的后果。

自冲铆接通过特制铆钉穿透顶层板材之后，在铆模的作用下铆钉尾部的中空结构扩张刺入而并不穿刺底层板材，从而形成牢固的铆接点来连接两种或两种以上金属或非金属板材的冷连接技术，该技术可以连接两种或两种以上金属或非金属板材，但是连接过程需要铆钉这一附属材料，增加了加工成本，后期不易回收，且增加了金属材料被氧化腐蚀的风险。

TOX连接是通过特有的模具对被连接板材进行挤压，连接点处材料变形形成内锁和镶嵌，因此可提供一定强度，然而其连接点中只有单个内锁，板材连接后往往会出现连接点强度不足、接头突起过高外观较差等问题，同时在可见区域和功能性表面的应用有所限制。另外，对于一些板材连接强度需求较大的情况，采用单内锁压铆连接点需要对板材进行多次连接，不但过程繁琐，而且效率低下。

因此，本发明开发了一种双向内锁压铆连接方法，采用平点压铆连接方法和圆点压铆连接方法相复合的工艺，分两步形成平点机械内锁结构和圆点机械内锁结构，在平点机械内锁结构内部再次反向压铆成形圆点机械内锁结构，形成双向内锁结构，可以在提高接头强度的同时降低接头高度，提高生产效率，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，提供一种形成接头高度低、接头内锁值高、接头强度高的双向内锁压铆连接方法。压铆过程主要分两个阶段完成，第一阶段中在第一冲模和第二冲模构成的复合冲模的作用下压入板材形成具有单侧平面的平点机械内锁结构，第二阶段中第三冲模反方向运动在平点机械内锁结构内部压铆板材形成圆点机械内锁结构，两个机械内锁结构方向相反，可以有效降低接头高度，并且双向内锁结构在很大程度上提高了接头强度。

本发明的目的这样实现的，第一阶段第一冲模（1）和第二冲模（2）作为一个整体冲模，垫圈（7）与第三冲模（8）处于同一水平位置，作为平点压铆连接的平砧，在复合冲模的作用下使材料发生冷塑性变形，形成第一个机械内锁结构。压铆连接第二阶段，第三冲模（8）向上运动，压入板材，第一冲模（1）受材料流动也向上移动，在这个阶段中第三冲模（8）作为冲头，第一冲模（1）和第二冲模（2）作为凹模，在三者的共同作用下形成第二个机械内锁结构。第二个机械内锁结构在第一个机械内锁结构内部形成，并且结构不同，方向相反，双向内锁结构很大程度提高了接头强度和降低接头高度。

本发明相对于现有技术，有如下有益效果：通过两步成型使被连接板材在平点机械内锁结构内部反方向压铆板材形成圆点机械内锁结构，使材料在连接部位形成双向内锁结构，与现有单内锁压铆连接点相比，双向内锁压铆连接点的连接强度大大提高，并且有效降低接头高度，从而提高接头质量和生产效率。本发明的连接方法使接头连接强度更大、更可靠，且操作简单、环保经济，解决了现有压铆连接强度不足和效率低下的问题。可应用于汽车制造业的汽车车顶骨架、行李箱盖板、保险杠和车门内板等零部件中，其他家电行业如座椅、洗衣机中也有一定应用价值。

附图说明

图1为本发明分步连接原理示意图；

图2为本发明双内锁压铆连接过程示意图；

图3为本发明双内锁压铆连接点剖面图。

图中，1-第一冲模，2-第二冲模，3-上模板，4-压边圈，5-板材Ⅰ，6-板材Ⅱ，7-垫圈，8-第三冲模，9-圆点内锁，10-平点内锁。

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机械内锁结构。压铆过程开始时压边圈（4）刚刚接触板材Ⅰ（5），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。第三冲模（3）在初始位置时，与垫圈（7）处于同一水平位置作为平点压铆连接的平砧结构。在动力装置的作用下推动冲模等向下移动，第一冲模（1）和第二冲模（2）之间并无任何错动，在压力作用下作为一个整体式冲模一起压入板材Ⅰ（5）和板材Ⅱ（6），在板材内部形成平点机械内锁，压边圈（4）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，第一阶段中的第二冲模（5）在原来位置保持不动，第三冲模（8）在下部的动力装置作用下向上运动，压入板材，随着第三冲模距离的上升，第一冲模（1）受材料流动力向上移动，直至完成塑性变形。在第二阶段第三冲模（8）作为冲头，第一冲模（1）和第二冲模（2）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。

本发明的特点：在一个压铆接头中形成了平点压铆连接内锁结构和圆点压铆连接内锁结构，圆点压铆连接内锁结构在平点压铆连接内锁结构内部，并且压铆成形方向相反，所以两个内锁结构方向相反，使连接接头有更高的抗剥离失效能力。本发明中平点压铆连接的冲模是分离式冲模，第一阶段中第一冲模和第二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内锁结构时，第三冲模作为冲头，第一冲模和第二冲模又作为凹模，实现了一模两用，结构更加灵活。采用平点与圆点压铆连接相复合工艺，在平点接头内部再次反向压铆成形圆点接头，形成双向内锁结构，有效提高接头强度，并降低接头高度。

Claims (4)

1.一种双向内锁压铆连接方法，所述的板材包括上板和下板，依靠材料塑性变形原理，通过利用特定模具使被连接材料发生变形，形成相互镶嵌的内锁结构，其特征在于：双向内锁压铆结构成形过程分两阶段，第一阶段中第一冲模和第二冲模构成的复合冲头在平砧上压入两层材质为同种或异种的金属板材形成具有单侧平面的平点机械内锁结构，第二阶段中第三冲模在平点机械内锁结构内部反方向压铆板材形成圆点机械内锁结构，圆点机械内锁结构处于平点机械内锁结构内部，并且圆点压铆内锁结构与平点压铆内锁结构成形方向相反。

2.根据权利要求1所述的一种双向内锁压铆连接方法，其特征在于所述的压铆连接第一阶段中第一冲模和第二冲模作为整体冲模；第二阶段中第一冲模在第二冲模内部随着板材变形不断向上移动，直至接头完全成形，第一冲模和第二冲模两个冲模在此阶段作为凹模使用。

3.根据权利要求1所述的一种双向内锁压铆连接方法，其特征在于所述的第一冲模、第二冲模和第三冲模同轴，且存在以下关系：

第一冲模与第二冲模方向相同，且被包含在第二冲模之内，第三冲模与第一、二冲模方向相反，第一冲模直径大于第三冲模直径，小于第二冲模直径。

4.根据权利要求1所述的一种双向内锁压铆连接方法，其特征在于，所述双向内锁压铆连接方法可连接两层或多层、同种或异同种材质的金属材料。

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