CN114932171A - 一种单层板预制孔平底无铆钉铆接工具及其铆接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单层板预制孔平底无铆钉铆接工具，包括冲头、预制孔板材、平底模具、顶块、弹簧、螺栓、机架；下板预制孔及其倒角可以预设铆接头形状，更利于铆接成型；顶块与下板预制孔有效解决铆接过程中的对中、板材定位问题；本发明提供的一种单层板预制孔平底无铆钉铆接方法大幅减少形成铆接头所需塑性变形的材料体积，同时减少冲压成形连接的冲压力，特别适合下板的塑性较差而强度很高与上板的塑性较好的板材配对铆接，极大简化了铆接工具和操作过程，提高了铆接效率，具有铆接头形状可控和连接可靠等突出优点，扩大了无铆钉铆接技术的应用领域。

Description

一种单层板预制孔平底无铆钉铆接工具及其铆接方法

技术领域

本发明属于机械制造特种加工技术领域，涉及一种单层板预制孔平底无铆钉铆接工具及其铆接方法。

背景技术

无铆钉铆接技术作为一种新型连接技术，通过材料的局部塑性变形形成机械锁的一种板料连接技术，无需连接件，可以实现不同厚度和不同材质的板材连接。在铝合金、钛合金等轻量化材料的板材连接方面具有非常突出的优势，成为飞机蒙皮和汽车覆盖件等优选的连接方法。

无铆钉铆接工艺的主要步骤分为四部分，即预紧阶段、初压入阶段、板材初成形阶段和成形阶段。在预紧阶段，将上、下板材叠放，通过压边圈固定在凹模上，冲头运动至与上板材刚好接触；在初压入阶段，冲头向下运动，上板材受力变形，局部产生塑性变形，下板随之变形；在板材初成形阶段，冲头继续下压，板材塑性变形效果放大，上、下板材材料持续流入凹模中；在成形阶段，冲头继续下行，直至板材材料将凹模填充完全，至此，上、下板材之间形成互锁的铆接头，铆接完成。

现有无铆钉铆接方式包括冲头加凹模铆接、平底无凹模铆接等方式。采用冲头加凹模的方式，在连接延展性较差或厚度相差较大的板材时难以形成互锁或互锁质量较差，且板材成形接头的凹模侧有凸起，不利于后期加工；平底无凹模铆接方式中，上、下板材同时变形，一方面互锁形成质量不高，冲头冲压力太大不好控制。因此，为了改变现有无铆钉铆接的缺陷，提出一种单层板预制孔平底无铆钉铆接工具及其铆接方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种单层板预制孔平底无铆钉铆接工具，能够实现对薄板的无铆钉铆接。

本发明的另一目的是提供一种单层板预制孔平底无铆钉铆接方法。

本发明采用的技术方案为：一种单层板预制孔平底无铆钉铆接工具，由冲头1，上板2，下板3，平底模具4，顶块5，弹簧6，螺栓7，机架8组成；机架8呈C型结构，冲头1和顶块5为圆柱形结构；冲头1和平底模具4分别置于机架8的C型框的两端；冲头1与机架8圆孔连接，冲头1在圆孔内可以相对机架8滑动；平底模具4中间有阶梯孔，阶梯孔的上大端孔径与顶块5的外径相同，阶梯孔的上大端深度与顶块5的高度相同；顶块5和弹簧6置于阶梯孔中，顶块5通过螺栓7与平底模具4连接，弹簧6串在螺栓7上；冲头1和顶块5的轴线同轴；上板2和下板3叠放在平底模具4上平面，下板3有预制孔，与平底模具4相切合的下板3的预制孔倒斜角。

在弹簧6预压缩和螺栓7的连接下，顶块5的前端圆柱面突出平底模具4的上平面，顶块5的突出圆柱部分与下板3的预制孔同轴限位。

冲头1挤压上板2，上板2发生塑性变形后在下板3预制孔中形成倒Ω形状的铆接头。

本发明的采用的另一技术方案为：一种单层板预制孔平底无铆钉铆接方法，使用一种单层板预制孔平底无铆钉铆接工具，具体操作过程为：在下板3预制孔并倒角；将上板2叠放在下板3的上侧，并放置在平底模具4的上平面，在弹簧6作用下，顶块5的上端突出平底模具4的上平面；顶块5的突出部分直接伸入下板3的预制孔中；将平底模具4、上板2、下板3连同机架8一起放置在冲压机中，平底模具4的下端面放置在冲压机的底座上，冲压机的滑块直接下压冲头1的顶端；在冲压机的压力作用下，冲头1挤压上板2，上板2变形下压填充下板3的预制孔，同时下压顶块5下移；顶块5的顶面与平底模具4的上表面平齐，上板2被冲头1继续下压填充满下板3的预制孔及其倒角，形成平底倒Ω形状铆接头，完成铆接。

本发明的有益效果是：一种单层板预制孔平底无铆钉铆接工具在冲压机中实现板材的铆接，一种单层板预制孔平底无铆钉铆接方法，在下板3预制孔及其倒角，此方法的突出优势在于，一是预设了铆接头的形状；二是在冲压铆接过程中直接用于顶块5与冲头1之间的同轴对中；三是定位铆接头的位置；而最突出的优势在于大幅减少形成铆接头所需塑性变形的材料体积，同时减少冲压成形的冲压力。一种单层板预制孔平底无铆钉铆接工具及其铆接方法能够实现塑性好的金属板材之间的连接，特别适合下板3的塑性较差而强度很高的材料与上板2的塑性较好的板材配对铆接。本发明极大简化了铆接工具和操作过程，具有铆接头形状可控和连接可靠等突出优点，配合铆钉铆接很容易实现铆接后板材双面平整无痕铆接。

附图说明

图1为本发明的初始铆接工作图。

图2为本发明的铆接成型工作图。

图3为本发明的板材铆接后的效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

如图1和图2，一种单层板预制孔平底无铆钉铆接工具由冲头1，上板2，下板3，平底模具4，顶块5，弹簧6，螺栓7，机架8组成；机架8呈C型结构，冲头1和顶块5为圆柱形结构；冲头1和平底模具4分别置于机架8的C型框的两端；冲头1与机架8圆孔连接，冲头1在圆孔内可以相对机架8滑动；平底模具4中间有阶梯孔，阶梯孔的上大端孔径与顶块5的外径相同，阶梯孔的上大端深度与顶块5的高度相同；顶块5和弹簧6置于阶梯孔中，顶块5通过螺栓7与平底模具4连接，弹簧6串在螺栓7上；冲头1和顶块5的轴线同轴；上板2和下板3叠放在平底模具4上平面，下板3有预制孔，与平底模具4相切合的下板3的预制孔倒斜角。

如图1，顶块5在弹簧6作用下被顶起突出平底模具4上表面，将被加工板材上板2和下板3叠放置于平地模具4上；顶块5刚好卡进下板3带斜角的预制孔中，起到定位作用。将机架8连同平底模具4和冲头1等放置在冲压机的底座和滑块之间，准备铆接。

如图2，冲压机滑块下压，将冲头1挤压向下运动，上板2受力发生变形；顶块5向下运动，弹簧6被压缩，顶块5的顶面与平底模具4上表面平齐形成铆接头的平底面，冲头1继续下压，上板2被挤压充满下板3的预制孔及其倒角中形成倒Ω形状的铆接头。

如图3，单层板预制孔平底无铆钉铆接后形成的铆接头的形状是上板2在冲头1作用下形成倒Ω形状的铆接头。

本发明的工作过程为：

铆接前，在下板3的铆接位置先预制孔并倒角；将上板2叠放在下板3的上侧，孔倒角向着平底模具4的一侧，并将上板2和下板3放置在平底模具4的上平面；在弹簧6作用下，顶块5的上端突出平底模具4的上平面；顶块5的突出部分直接伸入下板3的预制孔中，实现下板3的预制孔轴线与冲头1的轴线对中；将平底模具4、上板2、下板3连同机架8一起放置在冲压机中，平底模具4的下端面放置在冲压机的底座上，冲压机的滑块下压冲头1的顶端。

铆接时，在冲压机的压力作用下，冲头1挤压上板2，上板2变形下压填充下板3的预制孔，同时下压顶块5下移，弹簧6被压缩；顶块5的下底面与阶梯孔阶梯截面接触时，顶块5的顶面与平底模具4的上表面平齐形成了铆接头的平底底面；上板2被冲头1继续下压填充满下板3的预制孔及其倒角，形成平底倒Ω形状铆接头，完成铆接连接。

铆接结束后，冲头1随冲压机滑块一起被提起，铆接好的上板2和下板3在弹簧6作用下，被顶块5顶起，滑移上板2和下板3的位置，找到下板3的另一个预制孔并铆接。

本发明的工作原理为：

通过冲压使被连接板材产生塑性变形形成铆接头。在被连接的下板3进行预制孔。铆接中，冲头1挤压上板2发生塑性变形，在下板3预制孔中形成倒Ω形状的铆接头，从而实现上板2和下板3的铆接。通过预制孔定位铆接头的位置，通过对预制孔倒角控制铆接头的形状。本发明极大简化了铆接工具和操作过程，具有铆接头形状可控和连接可靠等突出优点，配合铆钉铆接很容易实现铆接后板材双面平整的无痕铆接。

Claims (4)

1.一种单层板预制孔平底无铆钉铆接工具，其特征在于：一种单层板预制孔平底无铆钉铆接工具，由冲头（1），上板（2），下板（3），平底模具（4），顶块（5），弹簧（6），螺栓（7），机架（8）组成；机架（8）呈C型结构，冲头（1）和顶块（5）为圆柱形结构；冲头（1）和平底模具（4）分别置于机架（8）的C型框的两端；冲头（1）与机架（8）圆孔连接，冲头（1）在圆孔内可以相对机架（8）滑动；平底模具（4）中间有阶梯孔，阶梯孔的上大端孔径与顶块（5）的外径相同，阶梯孔的上大端深度与顶块（5）的高度相同；顶块（5）和弹簧（6）置于阶梯孔中，顶块（5）通过螺栓（7）与平底模具（4）连接，弹簧（6）串在螺栓（7）上；冲头（1）和顶块（5）的轴线同轴；上板（2）和下板（3）叠放在平底模具（4）上平面，下板（3）有预制孔，与平底模具（4）相切合的下板（3）的预制孔倒斜角。

2.根据权利要求1所述的一种单层板预制孔平底无铆钉铆接工具，其特征在于：在弹簧（6）预压缩和螺栓（7）的连接下，顶块（5）的前端圆柱面突出平底模具（4）的上平面，顶块（5）的突出圆柱部分与下板（3）的预制孔同轴限位。

3.根据权利要求1所述的一种单层板预制孔平底无铆钉铆接工具，其特征在于：冲头（1）挤压上板（2），上板（2）发生塑性变形后在下板（3）预制孔中形成倒Ω形状的铆接头。

4.一种单层板预制孔平底无铆钉铆接方法，其特征在于：在下板（3）预制孔并倒角；将上板（2）叠放在下板（3）的上侧，并放置在平底模具（4）的上平面，在弹簧（6）作用下，顶块（5）的上端突出平底模具（4）的上平面；顶块（5）的突出部分直接伸入下板（3）的预制孔中；将平底模具（4）、上板（2）、下板（3）连同机架（8）一起放置在冲压机中，平底模具（4）的下端面放置在冲压机的底座上，冲压机的滑块直接下压冲头（1）的顶端；在冲压机的压力作用下，冲头（1）挤压上板（2），上板（2）变形下压填充下板（3）的预制孔，同时下压顶块（5）下移；顶块（5）的顶面与平底模具（4）的上表面平齐，上板（2）被冲头（1）继续下压填充满下板（3）的预制孔及其倒角，形成平底倒Ω形状铆接头，完成铆接。

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