CN201154389Y - 用于将两个或更多的板材铆接到一起的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于将两个或更多的板材铆接到一起的装置，包括冲子和冲模。该冲模具有由尖端和多个可移动的活动模板形成的可扩张的腔。该活动模板部分地由弹性活动模板套圈保持，该活动模板套圈将活动模板朝向尖端向内偏压。还公开了一种利用该装置将多个板材铆接到一起的方法。

Description

用于将两个或更多的板材铆接到一起的装置

技术领域

本实用新型涉及一种利用自冲铆将两个或更多的板材铆接到一起的装置和方法。

背景技术

自冲铆因为其提供相对简单的一步技术将板材连接到一起，而用于很多行业。目前，自冲铆工具利用具有坚固的不可移动部分的冲模形成用于连接金属板材的铆钉。自冲铆在冷成型工艺中紧固，该工艺中半管形铆钉被冲入重叠的金属板材中，将金属板材机械地固定在一起。更具体地说，铆钉穿透上方的金属板材，之后插入下方的金属板材将金属板材连接起来。自冲铆不需要在铆接之前在金属板材上形成孔。

制造商们正在采用更薄而且强度更大的材料以减少制成品的重量。这就对利用自冲铆固定高强度材料、例如高强度低合金(HSLA)钢制成的金属板材形成了挑战。铆接更高强度的材料的挑战之一是需要增加压力来推进铆钉并使其变形。铆钉推入金属板材中时，在冲模腔内形成的压力增加。铆接过程中，施加在腔内的增加了的压力引起对抗铆钉穿透的阻力增加。为了克服该阻力，有人提出了增加铆钉圆筒轴强度的理念。高强度铆钉更为昂贵，而且更难安装。腔内增加的压力还限制了可用于自冲铆接工艺的自冲铆的类型。结果，腔内增加的压力实质上限制了可用自冲铆固定到一起的材料的范围。

如下所述，本实用新型即用于解决上述一个或多个问题和局限性。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是，提供一种利用冲模将两个或更多的板材铆接到一起的装置，该冲模具有多个可移动的活动模板，该活动模板减小自冲铆穿透板材时冲模腔内部产生的压力。减小的腔内生成的压力扩大了可用于自冲铆接工艺的自冲铆的不同类型的范围。此外，减小的冲模中压力可使制造商铆接高强度材料，例如高强度低合金(HSLA)钢、双相(DP)钢及其他特种材料。本实用新型可以用于铆接两种或更多种不同类型的材料，例如钢板和铝板。

使用具有冲子和冲模的工具将金属板材铆接到一起。该工具可以支承固定在C形框架的相对端部上的冲子和冲模。冲模具有圆形尖部、圆形平台部分和边沿部分。尖部控制自冲铆的变形，与圆形平台部分毗邻。平台部分从尖部底端向外径向延伸，限制金属板材的向下变形。尖部从冲模向外径向延伸，使活动模板保持在冲模基部的顶面上。顶面也限制活动模板向基部移动。

多个活动模板装配在尖部和边沿部分的周围。活动模板可使板材在板材的一部分对着冲模局部成型及铆钉穿入板材时从尖部向外径向变形。活动模板可以与基部顶面邻接，并且可以包括接收冲模尖部的内凹槽。

活动模板套圈朝向尖部向内弹性偏压活动模板。活动模板套圈可以环绕冲模中部和圆形疏导腔径向设置。活动模板套圈在冲子将铆钉推入金属板材中时保持活动模板。此外，活动模板可以包括从冲模纵轴径向面向外部的外凹槽。该凹槽位于中部边沿部分的上方，接收活动模板套圈。

中部包括位于尖部和基部之间的冲模的部分，与尖部和基部皆共轴并邻接。中部包括平台部分和边沿部分。活动模板装配在中部周围。中部可以包括接收径向倾斜的活动模板的活动模板边沿的径向倾斜的凹进处。活动模板边沿使活动模板保持在基部顶面上。此外，基部和凹进处可以形成接收活动模板边沿的径向倾斜的通道。

中部、圆形尖部和活动模板形成一个圆形疏导腔。疏导腔在冲子将铆钉推进到板材中时，为板材的局部变形提供空间。局部变形发生在冲子和冲模之间的板材的交接部上。交接部变形至疏导腔中引起活动模板从尖部径向向外移动，扩张疏导腔。此外，活动模板从尖部向外径向移动时，疏导腔可以向中部的边沿部分向下扩张。

本实用新型的另一方面是提供一种利用具有多个可移动活动模板的冲模铆接板材的方法。首先将板材设置在冲子和冲模之间。然后冲子将自冲铆向板材推进，强行使铆钉穿过板材。铆钉的中空管状部分穿过第一板材的第一部分，然后穿透板材的第二板材。铆钉穿透第二板材时，第二板材变形进入疏导腔。此外，圆形尖部有利于板材的变形。活动模板套圈接收在活动模板的外凹槽中，并朝向冲模偏压活动模板。当活动模板从冲模的纵轴向外径向移动时，活动模板套圈还相对于冲模的纵轴向外径向扩张，打开疏导腔并减小疏导腔内的压力。铆钉的中空管状部分从铆钉的纵轴向外径向伸展，并进入第二板材，将板材固定到一起。

通过以下附图和随后对实施方式的详细说明，可以更好地理解本实用新型的其它方面。

附图说明

图1为铆接工具的侧立面图，该铆接工具在C形框架的相对端部上具有一个冲子和一个冲模；

图2为冲模、多个活动模板、以及活动模板套圈的分解立体图；

图3为铆接工具的横截面示意图，表示开始铆接之前冲子和自冲铆相对于冲模和活动模板的位置；

图4为类似于图3的铆接工具的横截面图，表示铆接之前的铆钉；

图5为类似于图3的铆接工具的横截面图，表示自冲铆穿入板材中，活动模板从冲模的纵轴向外扩张，活动模板被活动模板套圈保持；以及

图6为表示铆钉穿透第一板材后，其中空管状部分自铆钉纵轴径向向外伸展并进入第二板材的放大横截面图。

具体实施方式

参照图1，表示包括冲子12和冲模14的铆接工具10。工具10可以包括C形框架16。冲子12和冲模14安装在C形框架16的相对端部上。冲子12安装在C形框架16的第一端部18上。冲模14安装在与C形框架16的第二端部20上，与冲子12相对。自冲铆22位于冲子12和冲模14之间。冲子12用于将铆钉22推进到两个或更多板材24中，其将在以下参照图3-6进行说明。尽管自冲铆的典型应用是连接金属板材，但是其也可用于将非金属板材连接到一起或将非金属板材连接至金属板材。

图2表示冲模14、多个活动模板26和活动模板套圈28的结构和设置。冲模14具有控制铆钉22变形的圆形尖部30。尖部33可以包括外部的部分锥形表面32。外表面32在向着冲子12的方向上沿冲模14的纵轴34向内径向逐渐变细，尖部30具有底端36。底端36与冲模14的圆形平台部分38毗邻。平台部分38限制金属板材24向下的变形。平台部分38从尖部30的底端36径向向外伸出，形成与冲子12相对的相对平坦的表面40。冲模14具有边沿部分42，其与平台部分38毗邻并位于平台部分的下方，从冲模14的纵轴34径向向外伸出。此外，冲模14具有包括顶面46的基部44。

冲模14具有由位于尖部30和基部44之间的冲模14的部分形成的中部48。中部48与尖部30和基部44皆共轴。中部48包括冲模14的平台部分38和边沿部分42。此外，中部48可以包括径向倾斜的凹进处50。凹进处50可以由上部凹进面52和下部凹进面54形成。上部凹进面52和下部凹进面54相互相对向内径向逐渐变细，形成中部48的凹进处50。此外，基部44和上部凹进面52形成一个径向倾斜的通道55。

参照图2和图3，活动模板26可以包括内凹槽56。内凹槽56接收边沿部分42，将活动模板26保持在基部44的顶面46上。顶面46限制多个活动模板26向基部44移动。活动模板26还可以具有一个径向倾斜的活动模板边沿57。活动模板边沿57接收到倾斜的凹进处50中，使活动模板26保持在基部44的顶面46上。而且，活动模板边沿57还可以接收到上部凹进面52和基部44之间的倾斜通道55中。活动模板26可以包括外凹槽58，其从冲模14的纵轴34径向面向外部，位于边沿部分42的上方。

活动模板套圈28向冲模14的纵轴34偏压活动模板26。活动模板套圈28可以具有上部内圆形表面60和下部内圆形表面62。上部内圆形表面60和下部内圆形表面62都接收到活动模板26的外凹槽58中。下部内圆形表面62总体上从活动模板套圈28的纵轴64径向向内及朝向上部内圆形表面60逐渐变细。上部内圆形表面60总体上朝向下部内圆形表面62及从活动模板套圈28的纵轴64径向向内逐渐变细。活动模板套圈28可以由弹性聚合物制成。

参照图4和图5，多个活动模板26装配在中部48周围。活动模板26可以与基部44的顶面46邻接。活动模板26可使金属板材24在铆钉22穿透进入金属板材24时从尖部30向外径向变形，其中上述金属板材朝向冲模14变形。活动模板套圈28可以径向位于平台部分38和边沿部分42的周围。活动模板套圈28朝向尖部30向内弹性偏压活动模板26。活动模板套圈28限制活动模板26从尖部30向外径向移动，使活动模板26保持在基部44的顶面46上。中部48、圆形尖部30和活动模板26形成一个圆形疏导腔70。疏导腔70在冲子12将铆钉22推进到金属板材24中时，为金属板材24和铆钉22的局部变形提供空间。局部变形发生在金属板材24的交接部72上，其由冲子12和冲模14作用定义，作为金属板材24的一部分。

图3至图5表示铆接工艺的一系列连续步骤。如图3所示，金属板材24设置在冲子12和冲模14之间。冲子12将自冲铆22向金属板材24推进。

如图4所示，铆钉22的中空管状部分74在穿透金属板材24的第二板材80之前，穿过金属板材24的第一板材78的第一部分76。

如图5所示，当铆钉22穿入第二板材80时，第二板材80变形进入疏导腔70中。圆形尖部30控制金属板材24和铆钉22的变形。由于交接部72变形进入疏导腔70中，所以活动模板26从尖部30向外径向移动。活动模板26相对冲模14的纵轴34向外径向移动引起活动模板套圈28从冲模14的纵轴34向外径向扩张。活动模板26向外的径向移动使疏导腔70扩张，减小活动模板26变形进入疏导腔70时施加在交接部72上的反作用力。此外，活动模板26从尖部30向外径向移动时，疏导腔70可以向中部48的边沿部分42向下扩张。活动模板26从冲模14的纵轴34向外移动时，冲模14的边沿部分42与活动模板26的内凹槽56相配合，使活动模板26保持在冲模14上。

铆钉22的中空管状部分74从铆钉22的纵轴82径向向外伸展并进入第二板材80，将金属板材24机械地固定在一起。圆形尖部30有利于使铆钉22的中空管状部分74伸展进入金属板材24。在铆接过程中活动模板26伸展分离，作为结果，铆钉22的中空管状部分74伸展之后，金属板材24很容易从活动模板26和外表面32上移除。

图6表示用铆钉22铆接在一起的第一板材78和第二板材80。铆钉22的中空管状部分74穿透第一板材78插入第二板材80中。第一板材78的第一部分76从第一板材78分离，容纳在中空管状部分74中。中空管状部分74从铆钉22的纵轴82径向向外伸展并进入金属板材24的交接部72中。

尽管已对本实用新型的实施方式进行了说明和描述，但所述实施方式并非本实用新型的所有可能形式。更准确地说，本说明书中所用的词语为描述性、而非限制性词语，应该理解，可以做出各种变化而不背离本实用新型的实质和范围的。

Claims (13)

1.一种用于将两个或更多的板材铆接到一起的装置，其特征是包含：

用于将自冲铆向板材推进并推入板材的冲子；

具有圆形尖部、圆形平台部分和边沿部分的冲模，其中尖部沿冲子的方向向内径向逐渐变细，平台部分形成面对冲子的相对平坦的表面，边沿部分从冲模的纵轴向外径向延伸；

装配在尖部和边沿部分的周围的多个活动模板，其中活动模板部分地被边沿部分保持；

由冲模和多个活动模板形成的疏导腔，该腔为板材的局部变形提供空间；以及

与活动模板接合的活动模板套圈，其中，冲子将铆钉推入板材。

2.一种用于将两个或更多的板材铆接到一起的装置，其特征是包含：

用于保持自冲铆并将自冲铆推入板材的冲子；

与冲子相对的冲模，其中冲模形成具有顶面、中部和圆形尖部的基部，中部与基部共轴并邻接，其中中部具有边沿，圆形尖部与中部和基部皆共轴，其中尖部从中部朝向冲子轴向延伸；

装配在与基部顶面邻接的中部周围的多个活动模板，其中活动模板部分地被中部边沿保持；

中部、圆形尖部和多个活动模板形成圆形疏导腔，其中该腔为板材和铆钉的局部变形提供空间；以及

活动模板套圈与活动模板接合，用于朝向尖部向内弹性偏压活动模板，其中，冲子将铆钉推入板材。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，活动模板径向围绕在圆形疏导腔和中部周围。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，冲模的圆形尖部包括一个外表面，其在冲子的方向上沿冲模的纵轴径向向内逐渐变细。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，圆形尖部的外表面总体上为锥形。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，冲模的中部包括径向向内延伸的圆形平台部分，其与圆形尖部毗邻，并位于其下方。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，活动模板具有接收中部边沿的内凹槽。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，中部包括径向倾斜的凹进处。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，基部和中部径向倾斜的凹进处形成倾斜的通道。

10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，多个活动模板形成一个从冲模纵轴径向朝向外部的外凹槽。

11.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，活动模板套圈由弹性聚合物制成。

12.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，活动模板套圈具有上部内圆形表面和下部内圆形表面，其中下部内圆形表面总体上从活动模板套圈的纵轴径向向内及朝向上部内圆形表面逐渐变细，其中上部内圆形表面朝向下部内圆形表面及从活动模板套圈的纵轴径向向内逐渐变细。

13.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，冲子安装在C形框架的第一相对端部，冲模安装在面对冲子的C形框架的第二相对端部。

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