CN203253869U - 一种旋转摩擦自冲铆接装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种旋转摩擦自冲铆接装置，包括铆接装置，铆钉及动力装置。所述铆接装置包括置于待铆接板材一面，并与所述待铆接板材的表面接触的自转圆筒；以及置于所述自转圆筒内，用于容纳所述铆钉并给所述铆钉的顶杆；以及置于所述待铆接板材另一面的用于顶压所述待铆接板材的冲压杆，所述冲压杆置于一垫块上，所述垫块的上端放置所述待铆接板材，所述动力装置给所述铆接装置提供动力源。由于本实用新型采用自转圆筒旋转，铆钉不旋转的方式进行铆接，能避免铆钉在铆接板材内发生搅动的现象，从而使得铆接过程稳定可靠。同时铆接板材不要求具有良好的室温塑性性能，因而本实用新型的旋转摩擦自冲铆接装置还具有一定的通用性。

Description

一种旋转摩擦自冲铆接装置
技术领域
本实用新型涉及金属材料铆焊技术领域，尤其涉及一种旋转摩擦自冲铆接装置。
背景技术
镁合金、铝合金等轻质金属材料在汽车轻量化中的应用越来越广泛，而异种合金之间的连接技术逐渐成为了制约轻质金属板材应用的关键所在。轻质合金的高导电、导热性能好的特点，以及在焊接过程中易形成氧化层的因素，使得电阻电焊和搅拌摩擦焊技术难以连接轻质合金。自穿孔铆接技术因为镁合金较差的冷变形能力，使得镁合金板点固连接或镁合金与铝合金异种材料之间的点固连接难以实现。摩擦搅拌点焊技术因为在板料点固接头中心处形成一个孔洞，对于镁合金、铝合金等轻质材料来讲，此处接头不够牢固。粘接技术不受材料品种的限制，可实现大面积连接，从而使接头具有很高的疲劳和剪切强度；但该技术耐高温能力差，且在光、热、空气等介质下易老化，致使接头的力学性能降低。
另外，检索发现，已公开的中国发明专利“自冲摩擦铆焊连接装置”（公开号：CN101817142A）、“一种搅拌摩擦铆接装置和铆接方法”（公开号：CN101468421A）以及“一种轻金属板材的搅拌摩擦铆接装置及铆接方法”（申请号：201110155803.0）、“金属板材旋转摩擦铆接方法”（申请号：201210081905.7），均提供了旋转摩擦铆接的方法。上述4个专利的共同点在于通过驱动装置使半空心铆钉旋转摩擦待铆接板材，利用摩擦产生的热量软化待铆接板材，使半空心铆钉压入待铆接板材达到机械互锁的效果。由于铆钉和待铆接板材机械互锁过程中，铆钉仍处于高速旋转状态，若铆钉或驱动针出现轻微摆动或铆钉的轴对称性较差，极易导致铆钉在板材内出现搅动现象，最终影响铆接接头的力学性能。另外，此类方法对驱动针和铆钉旋转的稳定性以及铆钉的加工精度有很高的要求，而且申请号为201110155803.0的中国发明专利所需的铆钉带有一个顶头，结构较为复杂。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种旋转摩擦自冲铆接装置，该旋转摩擦自冲铆接装置不需要旋转铆钉，而采用旋转自转圆筒因摩擦生热，软化待铆接板材，然后将铆钉推入待铆接板材中，从而避免了铆钉在待铆接板材内发生搅动的现象，从而使得铆接效果良好。
为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：
一种旋转摩擦自冲铆接装置，用于将待铆接板材连接在一起，所述旋转摩擦自冲铆接装置包括铆接装置、铆钉及动力装置，所述铆接装置包括置于所述待铆接板材一面，并与所述待铆接板材的表面接触，能够转动的自转圆筒；以及置于所述自转圆筒内，用于容纳所述铆钉的顶杆，所述顶杆同时还给所述铆钉一个垂直指向所述待铆接板材放方向的力；以及置于所述待铆接板材另一面的用于顶压所述待铆接板材的冲压杆，所述冲压杆置于一垫块上，所述垫块的上端放置所述待铆接板材，所述动力装置与所述铆接装置连接，给所述铆接装置提供动力。
特别地，所述自转圆筒、顶杆、冲压杆及所述铆钉处于同一轴线上。
特别地，所述自转圆筒与所述待铆接板材接触的一端呈锥形，锥度小于等于1比30。
特别地，所述顶杆的一端设置有用于吸附所述铆钉的磁性材料。
特别地，所述铆钉包括吸附在所述磁性材料上的铆钉帽以及半空心的铆钉本体。
特别地，所述冲压杆的端部呈锥形，且形成环形凹坑。
特别地，所述自转圆筒的转速在3000转/分钟-12000转/分钟之间，下压所述待铆接板材的深度在0.03mm-0.1mm之间。
特别地，所述冲压杆移动的速率在0.01mm/s-1mm/s之间。
特别地，所述自转圆筒由磨具钢材料制成。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
由于本实用新型采用自转圆筒旋转，铆钉不旋转的方式进行铆接，能避免铆钉在铆接板材内发生搅动的现象，从而使得铆接过程稳定可靠。同时本实用新型所使用的铆钉不含顶头，且被吸附在顶杆端部的磁性材料上，因而结构简单，使用方便。铆接板材不要求具有良好的室温塑性性能，因而本实用新型的旋转摩擦自冲铆接装置还具有一定的通用性。
附图说明
图1为本实用新型实施例的旋转摩擦自冲铆接装置的结构示意图；
图2为旋转摩擦自冲铆接装置中自转圆筒的端部示意图；
图3为旋转摩擦自冲铆接接头的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。在此，本实用新型的示意性实施例及说明用于解释本实用新型，但是不能认为是对本实用新型的限定。
本实用新型所提供一种旋转摩擦自冲铆接装置的结构示意图如图1所示，请参照图1，所述旋转摩擦自冲铆接装置包括铆接装置、铆钉5及动力装置（图1中未示出），所述动力装置给所述铆接装置提供动力源。
所述铆接装置包括自转圆筒1，所述自转圆筒1置于待铆接板材6的一面，并与所述待铆接板材6的表面接触。在铆接过程中，所述自转圆筒1在所述动力装置的带动下高速旋转，其转速在3000转/分钟-12000转/分钟之间，在这样的高速旋转下，由于与待铆接板材6的外表面接触，因摩擦生热，其热的温度在150摄氏度到300摄氏度之间，摩擦生成的热量从接触位置传递至待铆接板材6上自转圆筒1内的区域，从而使得自转圆筒1与待铆接板材6接触区域内的材料软化。同时，自转圆筒1旋转下压，下压所述待铆接板材6的深度在0.03mm-0.1mm之间，也起到了压紧所述待铆接板材6的作用。
参照图1，所述铆接装置还包括顶杆2，所述顶杆2置于所述自转圆筒内1内，并位于所述待铆接板材6的上方，所述顶杆2用于容纳所述铆钉5。在铆接过程中，在所述动力装置的推动下，所述顶杆2匀速向所述待接板材6移动，从而给所述铆钉5一个向所述待接板材6方向的推力，由于自转圆筒1与待铆接板材6接触区域内的材料已经软化，在所述顶杆2的推力下，所述铆钉5刺入所述待接板材6中。
参照图1，所述铆接装置还包括冲压杆3，其中，所述自转圆筒1、顶杆2、冲压杆3及所述铆钉5处于同一轴线9上。
所述冲压杆置于一垫块4上，所述垫块4的上端放置所述待铆接板材6。所述冲压杆3置于所述待铆接板材6另一面，在铆接过程中，向所述待铆接板材6的一端移动，其移动的速率在0.01mm/s-1mm/s之间，并在所述铆钉5刺穿或者即将刺穿所述待铆接板6材时顶压所述铆钉5。在所述冲压杆3的顶压下，所述铆钉5扩张变形，从而与上板材61与下板材62之间形成机械互锁。图3为旋转摩擦自冲铆接接头的结构示意图，参照图3，本实用新型实施例中，铆接接头的机械互锁量12不小于0.15mm。
由于本实用新型采用自转圆筒旋转，铆钉不旋转的方式进行铆接，能避免铆钉在铆接板材内发生搅动的现象，从而使得铆接过程稳定可靠。同时铆接板材不要求具有良好的室温塑性性能，因而本实用新型的旋转摩擦自冲铆接装置还具有一定的通用性。
作为一种优选的实施方式，以下提供了一种自转圆筒1的端部结构形状，图2为旋转摩擦自冲铆接装置中自转圆筒的端部示意图，请参照图2，本实用新型所述的自转圆筒1由磨具钢材料制成，且与所述待铆接板材6接触的一端呈锥形，且锥度小于或等于1比30，即角A大于0度小于或等于arctan1/30。在旋转下压待铆接板材6的过程中，自转圆筒1摩擦端内侧优先与待铆接板材6的表面接触，从而使得摩擦生成的热量优先从接触位置传递至待铆接板材6上自转圆筒1内的区域内。
参照图1，作为一种优选的实施方式，所述顶杆2的一端设置有用于吸附所述铆钉5的磁性材料7。
参照图1，作为一种优选的实施方式，所述冲压杆3的端部呈锥形，且有环形凹坑11，以便于铆钉5在与待铆接板材6的机械互锁中扩张变形，达到良好的铆接力学性能。
综上所述，由于本实用新型采用自转圆筒旋转，铆钉不旋转的方式进行铆接，能避免铆钉在铆接板材内发生搅动的现象，从而使得铆接过程稳定可靠。同时本实用新型所使用的铆钉不含顶头，且被吸附在顶杆端部的磁性材料上，因而结构简单，使用方便。铆接板材不要求具有良好的室温塑性性能，因而本实用新型的旋转摩擦自冲铆接装置还具有一定的通用性。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种旋转摩擦自冲铆接装置，用于将待铆接板材连接在一起，所述旋转摩擦自冲铆接装置包括铆接装置、铆钉及动力装置，其特征在于：所述铆接装置包括置于所述待铆接板材一面，并与所述待铆接板材的表面接触，能够转动的自转圆筒；以及置于所述自转圆筒内，用于容纳所述铆钉的顶杆，所述顶杆同时还给所述铆钉一个垂直指向所述待铆接板材放方向的力；以及置于所述待铆接板材另一面的用于顶压所述待铆接板材的冲压杆，所述冲压杆置于一垫块上，所述垫块的上端放置所述待铆接板材，所述动力装置与所述铆接装置连接，给所述铆接装置提供动力。
2.据权利要求1所述的旋转摩擦自冲铆接装置，其特征在于，其中，所述自转圆筒、顶杆、冲压杆及所述铆钉处于同一轴线上。
3.根据权利要求1所述的旋转摩擦自冲铆接装置，其特征在于，所述自转圆筒与所述待铆接板材接触的一端呈锥形，锥度小于等于1比30。
4.根据权利要求1所述的旋转摩擦自冲铆接装置，其特征在于，所述顶杆的一端设置有用于吸附所述铆钉的磁性材料。
5.根据权利要求4所述的旋转摩擦自冲铆接装置，其特征在于，所述铆钉包括吸附在所述磁性材料上的铆钉帽以及半空心的铆钉本体。
6.根据权利要求1所述的旋转摩擦自冲铆接装置，其特征在于，所述冲压杆的端部呈锥形，且形成环形凹坑。
7.根据权利要求1所述的旋转摩擦自冲铆接装置，其特征在于，所述自转圆筒的转速在3000转/分钟-12000转/分钟之间，下压所述待铆接板材的深度在0.03mm-0.1mm之间。
8.根据权利要求1所述的旋转摩擦自冲铆接装置，其特征在于，所述冲压杆移动的速率在0.01mm/s-1mm/s之间。
9.根据权利要求1所述的旋转摩擦自冲铆接装置，其特征在于，所述自转圆筒由磨具钢材料制成。
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