一種自沖粘鉚連接裝置制造方法及圖紙

一種自沖粘鉚連接裝置，包括：復(fù)合凹模，其上設(shè)置有環(huán)形凹槽；復(fù)合壓邊圈，其與復(fù)合凹模在豎直方向相對設(shè)置，復(fù)合壓邊圈能夠在豎直方向運動，用于壓緊待鉚接件；導(dǎo)熱電極，其數(shù)量為多個，分別設(shè)置在復(fù)合壓邊圈底部和復(fù)合凹模上部；導(dǎo)熱電極能夠?qū)Σ煌拇T接件獨立加熱；沖頭，其為實心圓環(huán)形結(jié)構(gòu)件，其設(shè)置在復(fù)合壓邊圈中心孔內(nèi)部，并能夠沿所述中心孔軸向上下滑動；大幅度提高鉚接點附近超高強鋼的延展性，解決了超高強鋼變形困難、無法形成有效接頭的問題。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及高強鋼鉚接
，特別涉及一種自沖粘鉚連接裝置。
技術(shù)介紹
汽車工業(yè)的發(fā)展給能源、氣候、環(huán)境方面帶來巨大的壓力，降低油耗、節(jié)能減排成為中國汽車亟需解決的一個迫切的問題，汽車輕量化成為解決該問題的重要手段。高強度鋼板、鋁合金以及鎂合金等輕質(zhì)材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼板成為汽車輕量化的主要實現(xiàn)方法，而新材料的應(yīng)用對汽車連接技術(shù)提出巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)電阻點焊方式連接高強鋼和鋁合金時，由于鋼和鋁兩種材料熔點與熱膨脹系數(shù)相差較大，難以在板間形成熔核，且易形成硬而脆的金屬間化合物，無法保證焊點強度，無法較好的實現(xiàn)高強鋼和鋁合金的連接。針對輕質(zhì)合金與高強鋼連接時存在的上述問題，國內(nèi)外提出了一種半空心鉚釘自沖鉚接(Self-Piercing Riveting，簡稱SPR)方法。自沖鉚工藝能夠滿足鋼材或鋁材等輕型材料的連接要求，鉚接過程中無化學(xué)反應(yīng)，其抗靜拉力和抗疲勞性都要優(yōu)于點焊工藝，且板材在鉚接時不需要鉆孔，工藝步驟簡化，節(jié)省成本，并能適合汽車車身高效率的生產(chǎn)，有效地攻破了點焊產(chǎn)生的各個難題。然而半空心自沖鉚接技術(shù)受工藝本身限制，僅可實現(xiàn)強度在800MPa以下板件的連接，當超高強鋼板與其他金屬板件鉚接時，由于材料強度過高(超高強鋼板的強度極限一般在1300MPa以上)，變形抗力大，延展性差，無法實現(xiàn)超高強鋼與其他金屬板件的連接。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是設(shè)計開發(fā)了一種自沖粘鉚連接裝置以半空心自沖鉚連接技術(shù)為基礎(chǔ)，通過引入金屬材料的回火退火特性，對超高強鋼進行局部回火熱處理，適當降低鉚接點附近超高強鋼的強度，大幅度提高鉚接點附近超高強鋼的延展性，解決了超高強鋼變形困難、無法形成有效接頭的問題。本技術(shù)的另一個目的是開發(fā)了一種自沖粘鉚連接裝置的隔熱部件，能夠使對待鉚接金屬溫度互不干擾，同時隔熱部件能夠在自沖鉚接時，自動退出。本技術(shù)提供的技術(shù)方案為：一種自沖粘鉚連接裝置，包括：復(fù)合凹模，其上設(shè)置有環(huán)形凹槽；復(fù)合壓邊圈，其與所述復(fù)合凹模在豎直方向相對設(shè)置，所述復(fù)合壓邊圈能夠在豎直方向運動，用于壓緊待鉚接件；導(dǎo)熱電極，其數(shù)量為多個，分別設(shè)置在所述復(fù)合壓邊圈底部和所述復(fù)合凹模上部；所述導(dǎo)熱電極能夠?qū)Σ煌拇T接件獨立加熱；沖頭，其為實心圓環(huán)形結(jié)構(gòu)件，其設(shè)置在所述復(fù)合壓邊圈中心孔內(nèi)部，并能夠沿所述中心孔軸向上下滑動；驅(qū)動機構(gòu)，其驅(qū)動所述沖頭和所述復(fù)合壓邊圈向下移動進行沖壓鉚接操作。優(yōu)選的是，還包括限位滑塊機構(gòu)，包括：滑塊，其一端截面為圓弧形，圓弧線的曲率從上至下逐漸減小，所述圓弧形截面設(shè)置在待鉚接件邊緣并且位于待鉚接件之間；彈簧，其一端固定連接在所述滑塊上，另一端連接所述限位滑塊機構(gòu)的固定端。優(yōu)選的是，所述復(fù)合凹模頂面和所述復(fù)合壓邊圈底面設(shè)置有矩形凹槽，用于放置所述導(dǎo)熱電極。優(yōu)選的是，所述沖頭、所述復(fù)合壓邊圈、所述復(fù)合凹模和所述滑塊均采用高硬度的模具鋼制成。優(yōu)選的是，所述復(fù)合壓邊圈、所述復(fù)合凹模和所述滑塊表面涂覆絕緣材料。優(yōu)選的是，所述導(dǎo)熱電極連接脈沖電流發(fā)生器。優(yōu)選的是，還包括半空心沉頭鉚釘，其材質(zhì)為硼鋼。本技術(shù)所述的有益效果1.本技術(shù)利用金屬的回火特性，運用電加熱方式對高強鋼鉚接區(qū)域進行局部熱處理，降低高強鋼鉚接區(qū)域的強度(可降低至原來的一半)，提高高強鋼鉚接區(qū)域的延展率(可提高至原來的2倍)，降低了對沖鉚模具的要求以及鉚接高強鋼時需要的鉚接力，使高強鋼的自沖鉚連接變得可行，該方法不僅可以應(yīng)用于輕合金和高強鋼的連接，也可以應(yīng)用于各種輕合金之間以及各種高強鋼之間的連接。2.本技術(shù)與其他鉚接連接方法相比，可分為熱處理和鉚接兩個步驟，降低了對鉚接設(shè)備集成控制的要求。熱處理通過電極對板件通電實現(xiàn)板件局部升溫，采用室溫冷卻方式，具有無污染、成本低、操作簡單等顯著優(yōu)勢。鉚接是在自沖鉚基礎(chǔ)上引入粘接連接，大幅度加大接頭連接強度，使連接更加牢靠。3.本技術(shù)裝置考慮到上下金屬板間接觸導(dǎo)致的傳熱問題，一方面通過限位滑塊機構(gòu)防止加熱過程中上下板接觸發(fā)生熱傳導(dǎo)，另一方面在金屬板件間的粘接劑也減小了板間熱對流和熱輻射，有效的防止了輕合金或其他金屬因傳熱升溫而改變性能。附圖說明圖1為本技術(shù)所述的自沖粘鉚連接裝置主視圖的全剖剖視圖。圖2為本技術(shù)所述的復(fù)合壓邊圈主視圖的全剖視圖。圖3為本技術(shù)所述的復(fù)合壓邊圈的俯視圖。圖4為本技術(shù)所述的復(fù)合凹模的主視圖的全剖視圖。圖5為本技術(shù)所述的復(fù)合凹模的俯視圖。圖6為采用本技術(shù)所述的自沖粘鉚連接方法沖頭運動到下至點完成鉚接工序的示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本技術(shù)做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。如圖1所示，本技術(shù)提供自沖粘鉚連接裝置包括：復(fù)合凹模100、復(fù)合壓邊圈200、導(dǎo)熱電極300和沖頭400。如圖2-3所示，復(fù)合壓邊圈200，其與復(fù)合凹模100相對設(shè)置，復(fù)合壓邊圈200中心設(shè)置有通孔，復(fù)合壓邊圈200底面與復(fù)合凹模100頂面為可接觸式連接，復(fù)合壓邊圈200的底環(huán)面上由外向內(nèi)開設(shè)多個結(jié)構(gòu)相同的矩形凹槽210，矩形凹槽210的軸線與復(fù)合壓邊圈200中心位置通孔的中心軸相交，并且矩形凹槽210與復(fù)合壓邊圈200中心位置通孔不連通，矩形凹槽210的表面與復(fù)合壓邊圈200的表面上均涂有絕緣材料。如圖4-5所示，復(fù)合凹模100，其為圓盤形結(jié)構(gòu)件，并在中心處設(shè)置有環(huán)形腔110，即為凹模型腔，環(huán)形腔110中心有一個圓錐形凸臺120，環(huán)形腔110的回轉(zhuǎn)軸線與圓錐形凸臺的回轉(zhuǎn)軸線共線。復(fù)合凹模100的底環(huán)面上由外向內(nèi)開設(shè)多個結(jié)構(gòu)相同的矩形凹槽，矩形凹槽的軸線與復(fù)合凹模100中心位置環(huán)形腔110的中心軸相交，并且矩形凹槽與環(huán)形腔110不連通，矩形凹槽的表面與復(fù)合凹模100的表面上均涂有絕緣材料。導(dǎo)熱電極300，其數(shù)量為多個，結(jié)構(gòu)相同，分別設(shè)置在復(fù)合壓邊圈200底面和所述復(fù)合凹模100接觸面位置；導(dǎo)熱電極300分別設(shè)置在復(fù)合凹模底部的矩形凹槽內(nèi)，復(fù)合壓邊圈200的矩形凹槽210內(nèi)，導(dǎo)熱電極300略凸出復(fù)合凹模100的底環(huán)面以確保與待粘結(jié)下板件接觸良好，導(dǎo)熱電極300連接脈沖電流發(fā)生器。沖頭400，其為實心圓柱形結(jié)構(gòu)件，其設(shè)置在復(fù)合壓邊圈200中心孔內(nèi)部，并能夠沿中心孔上下滑動。驅(qū)動機構(gòu)，其與沖頭400連接，用于驅(qū)動沖頭400向下移動進行沖壓操作。限位滑塊機構(gòu)500其設(shè)置在待鉚接件中間，能夠沿水平方向左右滑動，用于分隔待鉚接件，包括：滑塊510，其一端截面為圓弧形，圓弧線的曲率從上至下逐漸減小，另一端截面為矩形，滑塊表面涂有絕緣材料。彈簧520，其一端固定連接在滑塊510上，另一端連接固定端530。其中，沖頭400、復(fù)合壓邊圈200、復(fù)合凹模100和滑塊510均采用高硬度的模具鋼制成，復(fù)合壓邊圈200、復(fù)合凹模400和滑塊510表面涂覆絕緣材料。實施以超高強度鋼與鋁合金板件自沖粘鉚連接的工作過程為例，做進一步的說明，首先，將待鉚接的下板件610放置置于復(fù)合凹模100上，然后將限位滑塊機構(gòu)500中的滑塊510放置在下板件610的左右兩側(cè)末端，并在待鉚接位置中心均勻的涂上粘接劑700，涂抹面積約為8-10mm2，然后將上板件620置于與滑塊510頂部。驅(qū)動復(fù)合壓邊圈200向下運動，使復(fù)合壓邊圈200的電極300與上板件620接觸，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種自沖粘鉚連接裝置，其特征在于，包括：復(fù)合凹模，其上設(shè)置有環(huán)形凹槽；復(fù)合壓邊圈，其與所述復(fù)合凹模在豎直方向相對設(shè)置，所述復(fù)合壓邊圈能夠在豎直方向運動，用于壓緊待鉚接件；導(dǎo)熱電極，其數(shù)量為多個，分別設(shè)置在所述復(fù)合壓邊圈底部和所述復(fù)合凹模上部；所述導(dǎo)熱電極能夠?qū)Σ煌拇T接件獨立加熱；沖頭，其為實心圓環(huán)形結(jié)構(gòu)件，其設(shè)置在所述復(fù)合壓邊圈中心孔內(nèi)部，并能夠沿所述中心孔軸向上下滑動；驅(qū)動機構(gòu)，其驅(qū)動所述沖頭和所述復(fù)合壓邊圈向下移動進行沖壓鉚接操作。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種自沖粘鉚連接裝置，其特征在于，包括：復(fù)合凹模，其上設(shè)置有環(huán)形凹槽；復(fù)合壓邊圈，其與所述復(fù)合凹模在豎直方向相對設(shè)置，所述復(fù)合壓邊圈能夠在豎直方向運動，用于壓緊待鉚接件；導(dǎo)熱電極，其數(shù)量為多個，分別設(shè)置在所述復(fù)合壓邊圈底部和所述復(fù)合凹模上部；所述導(dǎo)熱電極能夠?qū)Σ煌拇T接件獨立加熱；沖頭，其為實心圓環(huán)形結(jié)構(gòu)件，其設(shè)置在所述復(fù)合壓邊圈中心孔內(nèi)部，并能夠沿所述中心孔軸向上下滑動；驅(qū)動機構(gòu)，其驅(qū)動所述沖頭和所述復(fù)合壓邊圈向下移動進行沖壓鉚接操作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自沖粘鉚連接裝置，其特征在于，還包括限位滑塊機構(gòu)，包括：滑塊，其一端截面為圓弧形，圓弧線的曲率從上至下逐漸減小，所述圓弧形截面設(shè)置在待鉚接件邊緣并且...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：莊蔚敏，張凱希，胡哲，李冰嬌，解東旋，敖文宏，徐紀栓，楊冠男，劉西洋，
申請(專利權(quán))人：吉林大學(xué)，
類型：新型
國別省市：吉林;22