CN111804815A - 一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置 - Google Patents

Abstract

一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置，主要由底座、无铆凸模机构、无铆凹模机构、整形凸模机构、整形凹模机构等构成。本发明采用无铆连接装置和整形装置相结合的方式，实现了板材间无铆连接热成形与整形。通过滑台在丝杠上的水平方向移动，夹具组件在垂直方向上高度的调整，实现了板材在指定位置上的无铆连接及整形；通过设计法兰盘局部加热的压边装置，使得无铆凹模端的高屈服板材能够加热到指定温度，提高了板材铆接位置的可塑性；本发明中采用局部电阻加热对铆接困难的材料进行加热，降低了板材铆接位置的变形抗力；采用无铆连接与整形一体化方式，实现板材之间连接部位的精确热成形，改善成形后接头美观，提高了接头强度。

Description

一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置

技术领域

本发明涉及一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置，具体地说，涉及一种用于家电制造业和汽车工业的无铆连接成形及整形装置，属于金属塑性成形技术领域。

背景技术

无铆连接工艺在家电制造和汽车装配中有着非常广泛的应用，如汽车仪表框架、汽车天窗钢铝骨架、车门、牙医机器外壳、风机壳体、冰箱门等。随着新一代高强度轻质材料的应用日益广泛，现代产品的快速研制和低成本等特点，要求零件的连接尽可能减少能耗、工序和工时，降低生产成本，提高生产效率。

高强度钢板在室温条件下存在铆接位置变形抗力大、回弹量大、延展性低等不足，而铝合金难以承受高温，将铝合金与高强度钢在加热情况下进行无铆连接，可得到高强度的接头，但存在如下问题：

一是在常温下，异质金属薄板连接困难，屈服差异越大的两个板材，其无铆连接的困难程度尤为明显，既会出现低屈服板材在铆接位置上颈部的预先断裂，也会出现整个成形过程中高屈服板材未发生塑性变形的问题；

二是无铆塑性连接的加热方式多种多样，局部加热钢板铆接位置难度较大，无铆塑性连接的局部加热装置较少，有待完善；

三是无铆连接得到的接头底部较为突出，针对提高热铆接后接头强度的自动整形装置研究较少。

为了解决上述无铆连接中存在的问题，发明“一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置”，该装置由卧式无铆连接装置、局部电阻加热系统、卧式整形装置组成，有效地改善了高强度板材与低强度板材的连接性能。

由于针对的是铆接位置的局部加热，该装置具有加热速度快、温度易于控制的特点。目前连接板材的无铆连接及整形设备仍以单个压铆机为主，但不足之处有很多，例如压铆机在无铆连接与整形时需要来回切换模具，另外压铆机未采用局部加热措施，局部加热位置的四周没有进行隔热处理等等。因此有必要对这一现状做出改变，进行新装置的设计。

本发明通过局部加热方式的无铆连接与整形的结合，降低了板材铆接位置的塑性变形抗力，减小模具的更换次数，实现无铆连接与整形的自动化配合，从而减小重新校对凸凹模次数，降低了误差，提高了连接接头的强度。

综上，有必要针对强度差异较大的板材连接设计一种在加热下的无铆连接及整形装置，实现强度差异较大的板材有效连接，提高其接头强度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置，用以解决常温下强度差异较大的板材难连接及自动整形问题，如高强钢材料。

本发明提供了一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置，其特征在于，主要由底座、无铆凸模机构、无铆凹模机构、整形凸模机构、整形凹模机构等构成，采用无铆连接装置与整形装置相结合的方式，实现了板材间的无铆连接热成形及接头整形；通过滑台在丝杠上的水平方向移动，夹具组件在垂直方向上高度的调整，实现了板材能够在指定位置上自由的无铆连接及整形；通过设计法兰盘局部加热的压边装置，使得无铆凹模端的高屈服板材加热到指定温度，提高了连接件的可塑性；本发明中采用局部电阻加热对铆接困难的材料进行加热，降低了板材铆接位置的变形抗力；采用无铆连接与整形一体化方式，实现板材之间连接部位的精确热成形，改善成形后接头美观，提高了接头强度。

附图说明

图1：一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置轴测图。

图2：本发明的底座组件结构示意图。

图3：本发明的底座结构轴测图。

图4：本发明的滑台组件结构示意图。

图5：本发明的无铆凸模机构组件结构示意图。

图6：本发明的侧板a内侧组件结构示意图。

图7：本发明的无铆凹模机构组件结构示意图。

图8：本发明的隔热压边圈组件结构示意图。

图9：本发明的整形装置轴测图。

其中：1、底座，2、无铆凸模机构，3、整形凹模机构，4、整形凸模机构，5、无铆凹模机构，6、滑台，7、丝杠a，8、滑杆连接头，9、滑杆a，10、电机a，11、支撑柱，12、轴承连接端，13、滑杆固定端，14、整形机构控制器，15、无铆连接机构控制器，16、板材a，17、夹具，18、连接平台，19、滑箱，20、举升油缸，21、板材b，22、举升油缸活塞杆，23、丝杠导向孔，24、滑杆连接孔，25、侧板a，26、压边圈，27、无铆凸模，28、连接板，29、推拉油缸a，30、固定座a，31、气液增力缸a，32、无铆凸模导向头，33、无铆凸模伸缩头，34、侧板b，35、凹模组件固定板，36、隔热压边圈，37、无铆凹模连接头，38、无铆凹模，39、滑杆b，40、丝杠b，41、双向滑轨，42、电机b，43、电机固定座，44、加热头体，45、插孔，46、法兰盘加热圈，47、电阻，48、推拉油缸b，49、固定座b，50、推拉油缸c，51、侧板c，52、整形凹模导向头，53、整形凹模伸缩头，54、整形凹模，55、整形凸模，56、整形凸模伸缩头，57、整形凸模导向头，58、侧板d，59、固定座c，60、气液增力缸b。

具体实施方式

结合附图与实施例对本实施方式进行说明。

一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置，如图1所示，本设备由底座（1）、无铆凸模机构（2）、无铆凹模机构（5）、整形凹模机构（3）、整形凸模机构（4）组成，其连接关系如下：无铆凸模机构（2）通过侧板a（25）和固定座a（30）安装在底座（1）的右前侧；无铆凹模机构（5）通过滑杆b（39）和丝杠b（40）安装在底座（1）左前侧，与无铆凸模机构（2）形成了一个整体的无铆连接装置；整形凹模机构（3）通过固定座c（59）和侧板d（58）安装在底座（1）的右后侧；而整形凸模机构（4）通过固定座b（49）和侧板c（51）安装在底座（1）的左后侧；在无铆连接及整形装置的联动配合下，实现了板材a（16）和板材b（21）在指定位置上的连接与整形。

如图2、3所示，底座（1）主要由滑台（6）、丝杠a（7）、滑杆连接头（8）、滑杆a（9）、电机a（10）、支撑柱（11）、轴承连接端（12）、滑杆固定端（13）、整形机构控制器（14）、无铆连接机构控制器（15）组成，其具体布置如下：电机a（10）安装在底座（1）的前端；丝杠a（7）安装在底座（1）上，与底座（1）前侧的电机a（10）连接；滑台（6）安装在丝杠a（7）上，并与丝杠a（7）两侧的滑杆a（9）连接，实现滑台（6）组件整体在丝杠a（7）上能够平稳移动；丝杠a（7）两侧的滑杆a（9）通过滑杆连接头（8）安装在底座（1）上；轴承连接端（12）和滑杆固定端（13）分布在底座（1）的左前侧；整形机构控制器（14）和无铆连接机构控制器（15）分别安装在底座（1）的右前侧与右后侧，实现控制无铆连接装置和整形装置。

如图4所示，滑台（6）主要由夹具（17）、连接平台（18）、滑箱（19）、举升油缸（20）、举升油缸活塞杆（22）、丝杠导向孔（23）、滑杆连接孔（24）组成，其具体布置如下：滑箱（19）通过丝杠导向孔（23）安装在的丝杠a（7）上，其上的滑杆连接孔（24）与滑杆a（9）连接，实现滑台（6）的平衡；板材a（16）和板材b（21）安装在夹具（17）上，板材a（16）是高屈服的材料，放置于靠近无铆凹模机构（5）的一侧，板材b（21）放置于靠近无铆凸模机构（2）的一侧；夹具（17）安装在连接平台（18）上，能够自由拆卸，以更换不同型号的夹具（17）；连接平台（18）通过4个举升油缸活塞杆（22）与滑箱（19）中4个举升油缸（20）连接，实现连接平台（18）在垂直方向上的升降，进而调整铆接位置的高度；整个滑台（6）的上下移动，实现了进料时的便利和铆接位置的精确。

如图5、6所示，无铆凸模机构（2）主要由侧板a（25）、压边圈（26）、无铆凸模（27）、连接板（28）、推拉油缸a（29）、固定座a（30）、气液增力缸a（31）、无铆凸模导向头（32）及无铆凸模伸缩头（33）组成，其具体布置如下：无铆凸模（27）安装在无铆凸模伸缩头（33）上，其连接是内外螺纹配合；无铆凸模伸缩头（33）安装在无铆凸模导向头（32）中，并与侧板a（25）外侧的气液增力缸a（31）连接，实现冲压过程；无铆凸模导向头（32）安装在侧板a（25）内侧，配合了无铆凸模伸缩头（33）；气液增力缸a（31）安装在固定座a（30）上；压边圈（26）安装在连接板（28）上；连接板（28）与侧板a（25）外侧的4个推拉油缸a（29）连接，实现了冲压成形时的压边作用；推拉油缸a（29）安装在固定座a（30）上；无铆凸模机构（2）及其组件安装在底座（1）上，配合无铆凹模机构（5），实现板材a（16）与板材b（21）的无铆连接。

如图7、8所示，无铆凹模机构（5）主要由侧板b（34）、凹模组件固定板（35）、隔热压边圈（36）、无铆凹模连接头（37）、无铆凹模（38）、推拉油缸b（48）、滑杆b（39）、丝杠b（40）、双向滑轨（41）、电机b（42）、电机固定座（43）、加热头体（44）、法兰盘加热圈（46）及电阻（47）组成，其具体布置如下：无铆凹模（38）安装在无铆凹模连接头（37）上，其连接是内外螺纹配合；无铆凹模连接头（37）安装在凹模组件固定板（35）上；凹模组件固定板（35）安装在侧板b（34）上；局部加热装置包括隔热压边圈（36）、法兰盘加热圈（46）、加热头体（44）、插孔（45）和电阻（47），多个加热头体（44）与电阻（47）连接，并通过插孔（45）安装在法兰盘加热圈（46）上，连接电源后，电阻（47）通电，多个加热头体（44）与板材a（16）的指定铆接位置接触后实现局部加热；法兰盘加热圈（46）安装在隔热压边圈（36）中，其贴近板材a（16）的面与加热头体（44）平齐；隔热压边圈（36）安装在侧板b（34）上，并与侧板b（34）外侧的推拉油缸b（48）连接，实现隔热压边圈（36）的前进与后退；侧板b（34）安装在丝杠b（40）上，并与丝杠b（40）两侧的滑杆b（39）连接，实现侧板b（34）在水平方向上的运动与平衡，并实现无铆凹模（38）在水平方向上的调整；推拉油缸b（48）安装在双向导轨（41）上，侧板b（34）水平移动的同时，随其移动；无铆凹模机构（5）通过轴承连接端（12）与滑杆固定端（13）安装在底座（1）上；本机构通过设计的局部加热装置，解决了高屈服材料与低屈服材料的铆接困难问题。

如图9所示，整形凸模机构（4）主要由整形凸模（55）、整形凸模伸缩头（56）、整形凸模导向头（57）、侧板d（58）、固定座c（59）及气液增力缸b（60）组成，其具体布置如下：整形凸模（55）安装在整形凸模伸缩头（56）上，其连接是内外螺纹配合；整形凸模伸缩头（56）安装在整形凸模导向头（57）上，并与气液增力缸b（60）连接，实现整形凸模（55）的前进与后退；整形凸模导向头（57）安装在侧板d（58）上；气液增力缸b（60）安装在固定座c（59）上；整形凹模机构（3）主要由整形凹模（54）、整形凹模伸缩头（53）、整形凹模导向头（52）、侧板c（51）、推拉油缸c（50）及固定座b（49）组成，其具体布置如下：整形凹模（54）安装在整形凹模伸缩头（53）上，其连接是内外螺纹配合；整形凹模伸缩头（53）安装在整形凹模导向头（52）上，并与推拉油缸c（50）连接，实现整形凹模（54）的水平调整；整形凹模导向头（52）安装在侧板c（51）上；推拉油缸c（50）安装在固定座b（49）上。

应当理解的是，对本领域来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

实施例为板材的无铆连接过程和整形过程。

第一步，接通四个机构的油缸和气液增力缸，将机构及机构上可移动的部件退到指定位置，即初始位置，便于安装模具。

第二步，接通电机b，将凹模机构上的侧板b及其组件通过丝杠b移动到远离底座端，然后将滑台上的连接平台通过举升油缸调整到较低的高度。

第三步，将特定型号的无铆凸模、无铆凹模、整形凸模及整形凹模依次安装到特定的模具伸缩头上；将特定型号的隔热压边圈安装到无铆凹模机构上，插孔中插入与加热头体连接的电阻；在无铆凸模机构的连接板上安装特定型号的压边圈。

第四步，滑台置于无铆连接装置附近，根据无铆连接板材的大小在滑台上安装特定型号的夹具。

第五步，将需要连接的试样板材a和板材b安装到夹具上，由于需要对高屈服板材a的铆接位置进行局部加热，因此高屈服强度的板材a安装在靠近无铆凹模的一侧，低屈服强度的板材b则安装在靠近无铆凸模的一侧，夹具夹紧两个试样板材。

第六步，将安装在连接平台上的夹具通过举升油缸上升到指定位置，使得无铆连接位置的圆心与凸凹模的圆心处于同一水平面；启动电机b，利用丝杠b带动侧板b移动到底座左前侧指定位置，使得无铆凹模接触到板材a。

第七步，启动推拉油缸b，将隔热压边圈推到无铆凹模同一水平位置，即法兰盘加热圈上的加热头体接触到板材a上的铆接位置，启动无铆凸模机构上的推拉油缸a，将压边圈推到指定位置，使其接触板材b，同时再次启动推拉油缸b以及推拉油缸a，分别给予隔热压边圈和压边圈较小的压边力，使板材a与板材b的铆接位置紧密贴合，电阻接通电源，将板材b一侧加热到指定温度。

第八步，启动气液增力缸a，将凸模以特定的速度进行冲铆，保压，撤回原位置，断开电源，待接头冷却后，将凹模、隔热压边圈、压边圈撤回原位置。

第九步，启动电机a，利用丝杠a带动滑台移动到整形凸凹模机构的指定位置，整形机构与无铆连接机构的凸凹模处于同一水平面，夹具高度不变；接通推拉油缸c，将整形凹模推到指定为位置，使其接触铆接位置；启动气液增力缸b，将整形凸模进行推进，接触接头底部后依然进行推进，压到一定程度后，保压，撤回原位置。

第十步，启动电机a，将滑台上的试样退回原位置，松开夹具，调整板材，使得铆接位置改变，继续以上步骤，完成多个无铆连接接头及其整形。

Claims (7)

1.一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置，其特征是，本设备由底座（1）、无铆凸模机构（2）、无铆凹模机构（5）、整形凹模机构（3）、整形凸模机构（4）组成，其连接关系如下：无铆凸模机构（2）通过侧板a（25）和固定座a（30）安装在底座（1）的右前侧；无铆凹模机构（5）通过滑杆b（39）和丝杠b（40）安装在底座（1）左前侧，与无铆凸模机构（2）形成了一个整体的无铆连接装置；整形凹模机构（3）通过固定座c（59）和侧板d（58）安装在底座（1）的右后侧；而整形凸模机构（4）通过固定座b（49）和侧板c（51）安装在底座（1）的左后侧；在无铆连接及整形装置的联动配合下，实现了板材a（16）和板材b（21）在指定位置上的连接与整形。

2.根据权利要求1所述的一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置，其特征是，底座（1）主要由滑台（6）、丝杠a（7）、滑杆连接头（8）、滑杆a（9）、电机a（10）、支撑柱（11）、轴承连接端（12）、滑杆固定端（13）、整形机构控制器（14）、无铆连接机构控制器（15）组成，其具体布置如下：电机a（10）安装在底座（1）的前端；丝杠a（7）安装在底座（1）上，与底座（1）前侧的电机a（10）连接；滑台（6）安装在丝杠a（7）上，并与丝杠a（7）两侧的滑杆a（9）连接，实现滑台（6）组件整体在丝杠a（7）上能够平稳移动；丝杠a（7）两侧的滑杆a（9）通过滑杆连接头（8）安装在底座（1）上；轴承连接端（12）和滑杆固定端（13）分布在底座（1）的左前侧；整形机构控制器（14）和无铆连接机构控制器（15）分别安装在底座（1）的右前侧与右后侧，实现控制无铆连接装置和整形装置。

3.根据权利要求1所述的一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置，其特征是，滑台（6）主要由夹具（17）、连接平台（18）、滑箱（19）、举升油缸（20）、举升油缸活塞杆（22）、丝杠导向孔（23）、滑杆连接孔（24）组成，其具体布置如下：滑箱（19）通过丝杠导向孔（23）安装在的丝杠a（7）上，其上的滑杆连接孔（24）与滑杆a（9）连接，实现滑台（6）的平衡；板材a（16）和板材b（21）安装在夹具（17）上，板材a（16）是高屈服的材料，放置于靠近无铆凹模机构（5）的一侧，板材b（21）放置于靠近无铆凸模机构（2）的一侧；夹具（17）安装在连接平台（18）上，能够自由拆卸，以更换不同型号的夹具（17）；连接平台（18）通过4个举升油缸活塞杆（22）与滑箱（19）中4个举升油缸（20）连接，实现连接平台（18）在垂直方向上的升降，进而调整铆接位置的高度；整个滑台（6）的上下移动，实现了进料时的便利和铆接位置的精确。

4.根据权利要求1所述的一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置，其特征是，无铆凸模机构（2）主要由侧板a（25）、压边圈（26）、无铆凸模（27）、连接板（28）、推拉油缸a（29）、固定座a（30）、气液增力缸a（31）、无铆凸模导向头（32）及无铆凸模伸缩头（33）组成，其具体布置如下：无铆凸模（27）安装在无铆凸模伸缩头（33）上，其连接是内外螺纹配合；无铆凸模伸缩头（33）安装在无铆凸模导向头（32）中，并与侧板a（25）外侧的气液增力缸a（31）连接，实现冲压过程；无铆凸模导向头（32）安装在侧板a（25）内侧，配合了无铆凸模伸缩头（33）；气液增力缸a（31）安装在固定座a（30）上；压边圈（26）安装在连接板（28）上；连接板（28）与侧板a（25）外侧的4个推拉油缸a（29）连接，实现了冲压成形时的压边作用；推拉油缸a（29）安装在固定座a（30）上；无铆凸模机构（2）及其组件安装在底座（1）上，配合无铆凹模机构（5），实现板材a（16）与板材b（21）的无铆连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置，其特征是，无铆凹模机构（5）主要由侧板b（34）、凹模组件固定板（35）、隔热压边圈（36）、无铆凹模连接头（37）、无铆凹模（38）、推拉油缸b（48）、滑杆b（39）、丝杠b（40）、双向滑轨（41）、电机b（42）、电机固定座（43）、加热头体（44）、法兰盘加热圈（46）及电阻（47）组成，其具体布置如下：无铆凹模（38）安装在无铆凹模连接头（37）上，其连接是内外螺纹配合；无铆凹模连接头（37）安装在凹模组件固定板（35）上；凹模组件固定板（35）安装在侧板b（34）上；局部加热装置包括隔热压边圈（36）、法兰盘加热圈（46）、加热头体（44）、插孔（45）和电阻（47），多个加热头体（44）与电阻（47）连接，并通过插孔（45）安装在法兰盘加热圈（46）上，连接电源后，电阻（47）通电，多个加热头体（44）与板材a（16）的指定铆接位置接触后实现局部加热；法兰盘加热圈（46）安装在隔热压边圈（36）中，其贴近板材a（16）的面与加热头体（44）平齐；隔热压边圈（36）安装在侧板b（34）上，并与侧板b（34）外侧的推拉油缸b（48）连接，实现隔热压边圈（36）的前进与后退；侧板b（34）安装在丝杠b（40）上，并与丝杠b（40）两侧的滑杆b（39）连接，实现侧板b（34）在水平方向上的运动与平衡，并实现无铆凹模（38）在水平方向上的调整；推拉油缸b（48）安装在双向导轨（41）上，侧板b（34）水平移动的同时，随其移动；无铆凹模机构（5）通过轴承连接端（12）与滑杆固定端（13）安装在底座（1）上；本机构通过设计的局部加热装置，解决了高屈服材料与低屈服材料的铆接困难问题。

6.根据权利要求1所述的一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置，其特征是，整形凸模机构（4）主要由整形凸模（55）、整形凸模伸缩头（56）、整形凸模导向头（57）、侧板d（58）、固定座c（59）及气液增力缸b（60）组成，其具体布置如下：整形凸模（55）安装在整形凸模伸缩头（56）上，其连接是内外螺纹配合；整形凸模伸缩头（56）安装在整形凸模导向头（57）上，并与气液增力缸b（60）连接，实现整形凸模（55）的前进与后退；整形凸模导向头（57）安装在侧板d（58）上；气液增力缸b（60）安装在固定座c（59）上。

7.根据权利要求1所述的一种基于局部电阻加热方式的卧式无铆连接及整形装置，其特征是，整形凹模机构（3）主要由整形凹模（54）、整形凹模伸缩头（53）、整形凹模导向头（52）、侧板c（51）、推拉油缸c（50）及固定座b（49）组成，其具体布置如下：整形凹模（54）安装在整形凹模伸缩头（53）上，其连接是内外螺纹配合；整形凹模伸缩头（53）安装在整形凹模导向头（52）上，并与推拉油缸c（50）连接，实现整形凹模（54）的水平调整；整形凹模导向头（52）安装在侧板c（51）上；推拉油缸c（50）安装在固定座b（49）上。

Images