铆接方法技术

本发明专利技术公开了一种将铆钉插入工件的方法，该方法包括沿着铆钉的纵向轴线使铆钉和工件相对于彼此移动，从而将铆钉敲入到工件中。在铆钉与工件接触的时间的至少一部分内，铆钉围绕自身的纵向轴线相对于工件旋转。铆钉的旋转速度，或者铆钉沿着纵向轴线的移动速度在将铆钉敲入工件完成之前至少改变一次。铆钉的一个轴向端具有用于刺穿工件的尖端，并且铆钉具有从所述尖端纵向延伸的基本上圆柱形的钉杆。钉杆具有一个或多个表面不规则部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种铆接方法，该方法特别但是非唯一地应用于汽车制造业。自冲铆接(SPR)是一种点连接技术，其中自冲铆钉被冲头敲进模具上支撑的分层工件中。模具的形状设置为当铆钉朝着模具被敲到工件中，工件的材料塑性变形。工件材料的这种流动引起铆钉的环形尖端向外张开，通过工件材料的镦粗环保持密封。铆钉张开的尖端与工件的镦粗环互锁，防止铆钉的移动，或工件各层的分离。由于SPR需要工件材料的塑性流动以允许铆钉穿透和镦粗，一些材料通常被认为是不适于该技术的。例如，镁合金，超高强度钢(UHSS)和航空级铝被认为是延展性不足以适用于传统SPR：裂断强度足以穿透这种硬度材料的传统铆钉对扩口的阻力太大，难以适当地镦粗。另举一例，聚合物工件层或这些复合材料可能在与铆钉接触时破裂或折断，而不是塑性变形，这会产生不牢固的连接和/或通过水分侵入更加暴露给氧化的连接。因此，SPR通常只用于诸如标准等级钢和成型等级铝之类的材料。实心铆接(即，传统铆接)是另一种点连接技术。包括圆柱形钉杆和扩大钉头的铆钉插入到工件中预先形成的孔中，因此它的钉头抵靠在工件的顶面上，钉杆从分层工件的另一侧突出。接下来，(举例来说)配合铆钉托杆使用锤子或压力机镦粗钉杆的突出端，锤击钉杆的末端以形成径向扩大的裂片，该裂片防止铆钉脱离或工件的各层分离。实心铆接的一个问题是需要在工件中预先形成孔。这增大了连接过程的复杂性和持续时间(以及成本)。此外，在形成孔之后必须采取步骤将工件固定在位置上，从而防止不同的层(以及这些层中的孔)在铆钉和相关工艺装备进入工件时变得不重合。另一种公知的点连接技术是搅拌摩擦点焊。在搅拌摩擦点焊中，在尖端上具有带肩搅拌针(probe)的圆柱形冲头旋转，并敲入将要连接的工件层中。搅拌针和工件层之间的滑动摩擦引起这些层软化并塑化而不熔化，搅拌针的旋转使材料发生位移，并引起两个工件层的塑化部分混合。当冲头撤回，工件冷却时，混合的塑化部分硬化，并在两个工件层之间产生焊缝。搅拌摩擦点焊只用于焊接成分非常类似的材料，因为只有在工件材料在相似温度下软化时才能形成上述混合的塑化部分。此外，一些材料完全不适用于搅拌摩擦点焊，例如不能以所需温度软化的材料(例如，热固性聚合物)，或在所需温度下机械特性发生改变的材料(例如，在搅拌摩擦点焊区域，淬火钢可能回火)。本专利技术的一个目的是减轻或消除上述缺点中的一个，和/或提供一种改进的或替代的铆接方法。根据本专利技术的第一个方面，提供了一种将铆钉插入工件的方法，该方法包括沿着铆钉的纵向轴线使铆钉和工件相对于彼此移动，从而将铆钉敲入到工件中，其中：在铆钉与工件接触的时间的至少一部分内，铆钉围绕自身的纵向轴线相对于工件旋转；铆钉的旋转速度，或者铆钉沿着纵向轴线的移动速度在将铆钉敲入工件完成之前至少改变一次；铆钉的一个轴向端具有用于刺穿工件的尖端，并且铆钉具有从所述尖端纵向延伸的基本上圆柱形的钉杆；以及所述钉杆具有一个或多个表面不规则部。根据本专利技术的这个方面或任何其他方面，铆钉在工件中沿着铆钉的纵向轴线相对彼此的移动可以涉及相对于工件沿着铆钉的纵向轴线移动铆钉、相对于铆钉沿着铆钉的纵向轴线移动工件、或者相对于彼此移动二者。铆钉的旋转速度或铆钉沿着纵向轴线的移动速度的改变可以是提高或降低所述速度。改变之前或改变之后的速度可以基本上为零。铆钉的旋转速度或轴向速度可以在铆钉与工件接触时，例如在铆钉被敲入工件的过程中改变。所述表面不规则部中的一个或多个可以设置在钉杆径向外表面上。铆钉可以具有穿过尖端并穿过钉杆的至少一部分的钻孔，从而提供钉杆径向内表面，所述表面不规则部中的一个或多个可以设置在钉杆径向内表面上。所述表面不规则部中的一个或多个可以为伸长形状(elongate in shape)。伸长的所述表面不规则部中的一个或多个可以基本上纵向对齐。作为替代，或者除此之外，伸长的所述表面不规则部中的一个或多个可以基本上周向对齐。作为替代，或者除此之外，伸长的所述表面不规则部中的一个或多个可以各自基本上为螺旋弧形。所述表面不规则部中的一个或多个可以各自表现为突起的形式。所述表面不规则部中的一个或多个可以各自表现为开口的形式。所述开口或每个开口可以表现为凹槽、钻孔、或平坦表面的形式(实际上平坦表面在铆钉钉杆的剩余部分的圆柱形外表面后面凹进去)。在铆钉包括所述开口中的一个或多个的情况下，所述开口中的一个或多个可以在钉杆径向内表面和钉杆径向外表面之间延伸。包括一个以上表面不规则部的铆钉可以包括不同形式的不规则部。例如，其可以包括轴向阵列的环形槽和周向阵列的纵向槽，为钉杆提供滚花表面。另举一例，铆钉可以包括一个突起和三个开口。根据本专利技术的第二个方面，提供了一种将铆钉插入工件的方法，该方法包括沿着铆钉的纵向轴线使铆钉和工件相对于彼此移动，从而将铆钉敲入到工件中，其中：在铆钉与工件接触的时间的至少一部分内，铆钉围绕自身的纵向轴线相对于工件旋转；铆钉的旋转速度，或者铆钉沿着纵向轴线的移动速度在将铆钉敲入工件完成之前至少改变一次；以及铆钉的一个轴向端具有用于刺穿工件的周向不连续的尖端，并且铆钉具有基本上圆柱形的钉杆，该钉杆从所述尖端纵向延伸并提供钉杆径向外表面。如果在和铆钉的纵向轴线垂直，并与尖端上的最远轴向末端点相交的平面中，在离铆钉纵向轴线的至少一个径向距离上，尖端在一个角位置上与平面相交，并在另一个角位置上不与平面相交，则可以视为存在周向不连续的尖端。换句话说，如果在上述平面中，尖端的径向部分的形状不是圆形或环形的，则可以认为尖端是周向不连续的。例如，星形尖端可以被视为是周向不连续的，它的径向外部不是环形的，因为在离纵向轴线的较大径向距离上，尖端将与星星上的点的角位置上与平面相交，而在点之间的空间的角位置上不与平面相交。另举一例，形状为来复枪枪管的尖端可以被视为是周向不连续的，它的径向内部(即，切割有“来复线”的部分)不是环形的，因为在离纵向轴线的较小径向距离上，尖端将在“来复线”的凸面的角位置上与平面相交，而在“来复线”的凹槽的角位置上不与平面相交。可以通过具有相对于本专利技术的第一个方面描述的形式的一个或多个表面不规则部提供周向不连续的尖端。周向不连续的尖端可以包括多个齿。尖端可以在其整个径向长度上是周向不连续的。如果在和铆钉的纵向轴线垂直，并与尖端上的最远轴向末端点相交的平面中，在离铆钉纵向轴线的至少一个径向距离上，尖端在一个角位置上与平面相交，并在另一个角位置上不与平面相交，则铆钉可以被视为在其整个径向长度上是周向不连续的。换句话说，如果在上述平面中，尖端的径向部分的形状都不是圆形或环形的，则可以认为尖端在其整个径向长度上是周向不连续的。例如，星形尖端可能不被视为在其整个径向长度上是周向不连续的，因为它的中心(hub)部分可以被视为是环形的，因为在离纵向轴线的较小径向距离上，尖端将与星星上的点的所有角位置上都与平面相交。另举一例，形状为来复枪枪管的尖端可能不被视为是周向不连续的，它的径向外部是环形的，因为在离纵向轴线的较大径向距离上，尖端将在每个角位置上与平面相交。举例来说，新月形的尖端可以被视为在其整个径向长度上是周向不连续的。具有波浪形或雉堞形切割边缘的尖端也可以被视为在其整个径向长度上是周向不连续的。铆钉可以具有穿过尖端并穿过钉杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将铆钉插入工件的方法，该方法包括沿着铆钉的纵向轴线使铆钉和工件相对于彼此移动，从而将铆钉敲入到工件中，其中：在铆钉与工件接触的时间的至少一部分内，铆钉围绕自身的纵向轴线相对于工件旋转；铆钉的旋转速度，或者铆钉沿着纵向轴线的移动速度在将铆钉敲入工件完成之前至少改变一次；铆钉的一个轴向端具有用于刺穿工件的尖端，并且铆钉具有从所述尖端纵向延伸的基本上圆柱形的钉杆；以及所述钉杆具有一个或多个表面不规则部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.16 GB 1400761.1;2014.01.16 GB 1400736.3;201.一种将铆钉插入工件的方法，该方法包括沿着铆钉的纵向轴线使铆钉和工件相对于彼此移动，从而将铆钉敲入到工件中，其中：在铆钉与工件接触的时间的至少一部分内，铆钉围绕自身的纵向轴线相对于工件旋转；铆钉的旋转速度，或者铆钉沿着纵向轴线的移动速度在将铆钉敲入工件完成之前至少改变一次；铆钉的一个轴向端具有用于刺穿工件的尖端，并且铆钉具有从所述尖端纵向延伸的基本上圆柱形的钉杆；以及所述钉杆具有一个或多个表面不规则部。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面不规则部中的一个或多个设置在钉杆径向外表面上。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中铆钉具有穿过尖端并穿过钉杆的至少一部分的钻孔，从而提供钉杆径向内表面，并且所述表面不规则部中的一个或多个设置在所述钉杆径向内表面上。4.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中所述表面不规则部中的一个或多个为伸长形状。5.根据权利要求4所述的方法，其中伸长的所述表面不规则部中的一个或多个基本上纵向对齐。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中伸长的所述表面不规则部中的一个或多个基本上周向对齐。7.根据权利要求4至6中任意一项所述的方法，其中伸长的所述表面不规则部中的一个或多个各自基本上为螺旋弧形。8.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中所述表面不规则部中的一个或多个各自表现为突起的形式。9.如前述权利要求中任意一项所述的方法，其中所述表面不规则部中的一个或多个各自表现为开口的形式。10.根据引用权利要求2和3的权利要求9所述的方法，其中所述开口中的一个或多个在钉杆径向内表面和钉杆径向外表面之间延伸。11.一种将铆钉插入工件的方法，该方法包括沿着铆钉的纵向轴线使铆钉和工件相对于彼此移动，从而将铆钉敲入到工件中，其中：在铆钉与工件接触的时间的至少一部分内，铆钉围绕自身的纵向轴线相对于工件旋转；铆钉的旋转速度，或者铆钉沿着纵向轴线的移动速度在将铆钉敲入工件完成之前至少改变一次；以及铆钉的一个轴向端具有用于刺穿工件的周向不连续的尖端，并且铆钉具有基本上圆柱形的钉杆，该钉杆从所述尖端纵向延伸并提供钉杆径向外表面。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述周向不连续的尖端包括多个齿。13.根据权利要求11或12所述的方法，其中所述尖端在其整个径向长度上是周向不连续的。14.根据权利要求11至13中任意一项所述的方法，其中所述铆钉具有穿过尖端并穿过钉杆的至少一部分的钻孔，从而提供具有钉杆径向内表面的基本上管形的钉杆部。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述尖端由所述基本上管形的钉杆部中的基本上纵向的槽提供。16.根据引用权利要求13的权利要求15所述的方法，其中所述槽在钉杆径向内表面和钉杆径向外表面之间延伸。17.根据权利要求14至16中任意一项所述的方法，其中所述尖端具有与所述钉杆径向内表面相交的内部锥表面。18.根据权利要求11至17中任意一项所述的方法，其中所述尖端具有与所述钉杆径向外表面相交的外部锥表面。19.根据权利要求17或18所述的方法，其中所述锥表面或者每个所述锥表面是分面的。20.根据权利要求11至19中任意一项所述的方法，其中所述尖端限定有不与铆钉的纵向轴线垂直的平面。21.一种将铆钉插入工件的方法，该方法包括沿着铆钉的纵向轴线使铆钉和工件相对于彼此移动，从而将铆钉敲入到工件中，其中：在铆钉与工件接触的时间的至少一部分内，铆钉围绕自身的纵向轴线相对于工件旋转；铆钉的旋转速度，或者铆钉沿着纵向轴线的移动速度在将铆钉敲入工件完成之前至少改变一次；以及所述工件包括由镁、航空级铝、超高强度钢、钛、或者金属基复合材料制成的层。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述工件包括由镁、航空级铝、超高强度钢、钛、金属基复合材料、碳纤维复合材料或聚合物制成的另一层。23.根据权利要求21或22所述的方法，其中所述工件包括由标准等级钢或成型等级铝制成的附加层，并且铆钉插入到工件中，由此所述附加层是与铆钉接触的最后一层。24.一种将铆钉插入工件的方法，该方法包括沿着铆钉的纵向轴线使铆钉和工件相对于彼此移动，从而将铆钉敲入到工件中，其中：在铆钉与工件接触的时间的至少一部分内，铆钉围绕自身的纵向轴线相对于工件旋转；铆钉的旋转速度，或者铆钉沿着纵向轴线的移动速度在将铆钉敲入工件完成之前至少改变一次；以及铆钉由铝、不锈钢、钛或陶瓷制成。25.一种利用铆接工具将铆钉插入工件的方法，该方法包括沿着铆钉的纵向轴线使铆钉和工件相对于彼此移动，从而将铆钉敲入到工件中，其中：在铆钉与工件接触的时间的至少一部分内，所述铆接工具使铆钉围绕自身的纵向轴线相对于工件旋转；铆钉的旋转速度，或者铆钉沿着纵向轴线的移动速度在将铆钉敲入工件完成之前至少改变一次；以及所述铆接工具通过与铆钉摩擦配合的一个或多个旋转驱动组件驱动所述铆钉旋转。26.根据权利要求25所述的方法，其中所述铆接工具包括刀头和往复地设置在所述刀头中的冲头，所述冲头为铆钉提供轴向力，从而将铆钉敲入到工件中。27.根据权利要求26所述的方法，其中所述旋转驱动组件或所述旋转驱动组件中的一个是所述冲头。28.根据权利要求26或27所述的方法，其中所述旋转驱动组件或所述旋转驱动组件中的一个是所述刀头。29.根据权利要求28所述的方法，其中所述铆接工具包括可旋转地安装到所述刀头上的压力面，该压力面在插入铆钉的过程中与工件接触，并在其与工件接触的时间的至少一部分内相对于所述刀头旋转。30.一种利用铆接工具将铆钉插入工件的方法，该方法包括沿着铆钉的纵向轴线使铆钉和工件相对于彼此移动，从而将铆钉敲入到工件中，其中：其中所述铆接工具包括刀头和往复地设置在所述刀头中的冲头；所述冲头为铆钉提供轴向力，从而将铆钉敲入到工件中；在铆钉与工件接触的时间的至少一部分内，所述铆接工具的刀头使铆钉围绕自身的纵向轴线相对于工件旋转；以及铆钉的旋转速度，或者铆钉沿着纵向轴线的移动速度在将铆钉敲入工件完成之前至少改变一次。31.根据权利要求30所述的方法，其中在将铆钉敲入工件的过程中，所述冲头不相对于工件旋转。32.根据权利要求30所述的方法，其中所述冲头和铆钉一起旋转。33.一种利用铆接工具将铆钉插入工件的方法，该方法包括沿着铆钉的纵向轴线使铆钉和工件相对于彼此移动，从而将铆钉敲入到工件中，其中：在铆钉与工件接触的时间的至少一部分内，所述铆接工具使铆钉围绕自身的纵向轴线相对于工件旋转；铆钉的旋转速度，或者铆钉沿着纵向轴线的移动速度在将铆钉敲入工件完成之前至少改变...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·E·布莱克特，W·格斯提拉，P·布里斯克翰，
申请(专利权)人：亨罗布有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB