異質和大厚度差板料間的無凸點帶孔沖壓連接方法，將材料屈服強度較低和厚度較小的板材(稱為“上板”)放在屈服強度較高和厚度較大的板材(稱為“下板”)的上方，下板擬連接的位置加工有預制孔，預制孔可以是上小下大的倒錐形、上小下大的臺階孔和螺紋孔的形式。連接時，利用沖壓連接模具的上模對上板連接位置的材料進行向下的擠壓，使之產生塑性變形并流入下板的預制孔內、形成相互嵌套的結構。所述上模為圓柱體，圓柱體下端為一段逐漸變細的倒錐臺形狀，下模的工作面可以是平面和上小下大的圓錐臺。本發明專利技術能夠實現材料屈服強度和厚度差別較大的兩層板之間的沖壓連接，而且在連接位置沒有連接凸點，還可以滿足連接部位的氣密性要求。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬板料的連接成形領域，尤其涉及一種。
技術介紹
傳統的鈑金件之間的連接方法包括焊接、鉚接、螺紋連接以及膠接等，這些方法均有各自的優、缺點。隨著社會的發展，特別是出于經濟、環保以及安全等方面的考慮，人們又逐漸開發了機械變形連接等一些新的金屬板料連接技術，以彌補傳統方法的不足。沖壓連接(又稱為“沖壓變形連接”)就是一種利用金屬板料的局部塑性變形，使兩層或兩層以上的板料實現相互嵌套和連接的一種機械變形連接方法。相對于焊接、鉚接、粘接等傳統工藝，沖壓變形連接對板料表面無特殊要求，也不像鉚接和螺紋連接那樣需要其他附件才能實現連接，而且連接過程能耗小、成本低，無噪音、廢氣，工作環境良好，因此近年來在汽車、家電等制造行業逐漸得到應用。但現有沖壓連接工藝仍然存在一些局限，制約了其進一步的推廣、應用。例如，現有沖壓連接一般在連接位置有突出于板料平面的連接點(以下稱“連接凸點”)，可能給后續的裝配等操作帶來不利的影響。此外，現有沖壓連接工藝不能實現材料強度以及板厚差別較大的兩層板之間的連接。針對不同的需要，人們又開發了一些新的沖壓連接方法，如無凸點的平底沖壓連接(Thoralf Gerstmann, Birgit Awiszus.Recent developmentsin flat-clinching.Computat1nal Materials Science, 2014，81:39-44)、帶孔沖壓連接(Chan-Joo Lee, Jung-Min Lee, Ho-Yeon Ryu, et al.Design of hole-clinchingprocess for joining of dissimilar materials - A16061—T4 alloy with DP780steel,hot-pressed 22MnB5 steel,and carbon fiber reinforced plastic.Journal ofMaterials Processing Technology，2014，214:2169-2178)等。在這些沖壓連接方法中，Lee等人提出的帶孔沖壓連接方法可以實現材料屈服強度差別較大的兩層板之間的連接，但在連接位置仍然有連接凸點，同時也不適用于厚度差較大的兩層板料的連接，有必要加以改進。
技術實現思路
本專利技術的目的，在于提供一種適用于不同材質與厚度的兩層板料之間的帶孔沖壓連接方法，以實現材料屈服強度、板厚差別較大的兩層板之間的連接，而且在連接位置沒有突出于板平面的連接凸點。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是:將材料屈服強度較低和厚度較小的板材(稱為“上板”)放在屈服強度較高和厚度較大的板材(稱為“下板”)的上方，下板擬連接的位置加工有預制孔，所述預制孔可以是上小下大的倒錐形、上小下大的臺階孔和螺紋孔的形式；連接時，利用安裝在壓力機上的沖壓連接模具的上模對上板進行向下的擠壓，使上板連接位置的材料產生塑性變形并流入下板的預制孔內、形成相互嵌套的結構，從而實現上板與下板之間的連接。所述沖壓連接模具的上模為圓柱體，圓柱體下端為一段逐漸變細的倒錐臺形狀，倒錐臺底面的外徑小于所述下板的預制孔小端的直徑。所述沖壓連接模具的下模為圓柱體，當下板厚度為上板厚度的1.5倍以下時，所述下模圓柱體的上端面(即下模與下板底面相接觸的工作面)為平面；當下板厚度為上板厚度的1.5倍及以上時，下模圓柱體的上端面有一個上小下大的圓錐臺，所述圓錐臺在連接時位于下板的預制孔內，且圓錐臺的上表面與下板上表面之間的距離小于1.5倍的上板厚度。與現有工藝相比，本專利技術具有以下優勢:能夠實現材料屈服強度和厚度差別較大的兩層板之間的沖壓連接，而且在連接位置沒有連接凸點，另外還能滿足連接部位的氣密性要求。下面結合附圖和【具體實施方式】，對本專利技術做進一步的說明。【附圖說明】圖1是上板與具有倒錐形預制孔的下板進行沖壓連接的示意圖。圖中的左半部分表示連接前的狀態，右半部分表示連接后的狀態。下板厚度為上板厚度的1.5倍以下，圓柱體下模的上端面為平面；圖2是上板與具有倒錐形預制孔的下板進行沖壓連接的示意圖。圖中的左半部分表示連接前的狀態，右半部分表示連接后的狀態。下板厚度為上板厚度的1.5倍以上，圓柱體下模的上端面有一個上小下大的圓錐臺；圖3是上板與具有上小下大臺階孔預制孔的下板進行沖壓連接的示意圖。圖中的左半部分表示連接前的狀態，右半部分表示連接后的狀態。下板厚度為上板厚度的1.5倍以上，圓柱體下模的上端面有一個上小下大的圓錐臺；圖4是上板與具有螺紋孔預制孔的下板進行沖壓連接的示意圖。圖中的左半部分表示連接前的狀態，右半部分表示連接后的狀態，圓柱體下模的上端面為平面。在圖1至圖4中:1、上模2、上端面為平面的下模3、上端面有圓錐臺的下模4、上板5、具有倒錐形預制孔的下板(薄)6、具有倒錐形預制孔的下板(厚)7、預制孔為上小下大臺階孔的下板8、預制孔為螺紋孔的下板【具體實施方式】下面以上板為厚度為0.8mm的6063鋁板，下板分別為厚度為Imm的AZ31鎂合金板和厚度為2mm的6063鋁板，且采用倒錐形預制孔的沖壓連接為例，說明本專利技術的【具體實施方式】。其中，6063鋁的屈服強度為92MPa，AZ31鎂合金的屈服強度為220MPa。(I)厚度為0.8mm的6063鋁板和厚度為Imm的AZ31鎂合金板的沖壓連接將厚度為0.8mm的6063鋁板為上板，厚度為Imm的AZ31鎂合金板作為下板。在下板擬連接的位置加工單邊錐角為25°的倒錐形的預制孔，所述倒錐形孔的小端直徑為6.6mm ;利用安裝在壓力機上的沖壓連接模具的上模對上板進行向下的擠壓，使上板連接位置的材料產生塑性變形，并流入下板的預制孔內形成相互嵌套的結構，從而實現上板與下板之間的連接。沖壓連接模具的上模為直徑為6_的圓柱體，圓柱體下端為一段逐漸變細的倒錐臺形狀，倒錐臺的單邊錐角為3°，底面外徑為5.6mm。由于下板厚度為上板厚度的1.5倍以下，圓柱體下模的上端面是平面。(2)厚度分別為0.8mm和2_的兩層6063鋁板的沖壓連接將厚度為2mm的6063鋁板作為下板，厚度為0.8mm的6063鋁板作為上板。在下板的擬連接的位置加工單邊錐角為25°的倒錐形的預制孔，所述倒錐形孔的小端直徑為6.6mm ;利用安裝在壓力機上的沖壓連接模具的上模對上板進行向下的擠壓，使上板連接位置的材料產生塑性變形并流入下板的預制孔內、形成相互嵌套的結構。沖壓連接模具的上模為直徑為6mm的圓柱體，圓柱體下端為一段逐漸變細的倒錐臺形狀，倒錐臺單邊錐角為3°，底面外徑為5.6mm。由于下板厚度為上板厚度的1.5倍以上，下模圓柱體的上端面有一個上小下大的圓錐臺，圓錐臺的高度為0.8mm，上、下端面的外徑分別為3.9mm和4.0mm0【主權項】1.一種，其特征是:將材料屈服強度相對較低和厚度較小的板材(稱為“上板”)放在屈服強度相對較高和厚度較大的板材(稱為“下板”)的上方，下板擬連接的位置加工有預制孔，所述預制孔可以是上小下大的倒錐形、上小下大的臺階孔和螺紋孔的形式；連接時，利用安裝在壓力機上的沖壓連接模具的上模對上板進行向下的擠壓，使上板連接位置的材料產生塑性變形并流入下板的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種異質和大厚度差板料間的無凸點帶孔沖壓連接方法，其特征是：將材料屈服強度相對較低和厚度較小的板材(稱為“上板”)放在屈服強度相對較高和厚度較大的板材(稱為“下板”)的上方，下板擬連接的位置加工有預制孔，所述預制孔可以是上小下大的倒錐形、上小下大的臺階孔和螺紋孔的形式；連接時，利用安裝在壓力機上的沖壓連接模具的上模對上板進行向下的擠壓，使上板連接位置的材料產生塑性變形并流入下板的預制孔內、形成相互嵌套的結構。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：溫彤，黃倩，劉清，歐文學，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：重慶;85
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