混合工件连接制造技术

一种连接装置，包括鼻部、冲头和模具砧。冲头可在鼻部内同轴滑动。紧固件设置在鼻部内，可在鼻部内同轴滑动，并可以通过冲头移动。超声振动通过模具砧集中到设置在其上的材料组件上的区域，用于加热该区域。冲头被配置为从鼻部向外驱动紧固件并进入位于区域处的材料组件内。

【技术实现步骤摘要】
混合工件连接
本专利技术涉及一种包括紧固件的工件组件及其连接方法。
技术介绍
本章节的说明仅旨在提供与本专利技术相关的背景信息，但并不构成现有技术。黑色金属材料与有色金属材料的连接可以通过各种方法来实现。在用于连接重叠构件的一个示例中，可以在压力下使自冲铆钉进入构件。模具或心轴可能破坏自冲铆钉的终端，从而在构件与铆钉之间产生机械干涉。在用于连接重叠构件的另一个示例中，超声焊接装置可以使用高频超声振动在工件的界面处产生热量。被加热的工件可以充分熔化，在界面处形成连接。
技术实现思路
一种连接装置，包括鼻部、冲头和模具砧。冲头可在鼻部内同轴滑动。紧固件设置在鼻部内，可在鼻部内同轴滑动，并可以通过冲头移动。超声振动通过模具砧集中到设置在其上的材料组件上的区域，用于加热该区域。冲头被配置为从鼻部向外驱动紧固件并进入位于区域处的材料组件内。在一些实施例中，材料组件包括第一工件和第二工件，紧固件被配置为将第一工件连接到第二工件。紧固件还包括头部和从头部延伸的柄部，冲头可以在头部处接触紧固件并且使柄部穿过第一工件进入第二工件。此外，模具砧具有模具面，当紧固件的柄部位于区域中时，模具面容纳第二工件，紧固件的柄部变形以便与第一工件和第二工件机械连接。而且，在对区域进行冷却时，材料组件上的区域的至少一部分被熔合。连接装置包括鼻角部，可在鼻角部内同轴滑动的冲头，以及其上设有材料组件的模具。紧固件设置在鼻角部内，可在鼻角部内同轴滑动，并可以通过冲头移动。鼻角部可轴向移动到与材料组件接触的位置。超声振动通过鼻角部集中到材料组件上的区域，用于加热该区域。冲头被配置为从鼻角部向外驱动紧固件并进入位于区域处的材料组件内。在一些实施例中，材料组件包括第一工件和第二工件，紧固件被配置为将第一工件连接到第二工件。紧固件还包括头部和从头部延伸的柄部，冲头可以在头部处接触紧固件并且使柄部穿过第一工件进入第二工件。此外，模具具有模具面，当紧固件的柄部位于区域中时，模具面容纳第二工件，紧固件的柄部变形以便与第一工件和第二工件机械连接。而且，在对区域进行冷却时，材料组件上的区域的至少一部分被熔合。一种连接装置，包括鼻部、冲头和电极模具。冲头可在鼻部内同轴滑动。紧固件设置在鼻部内，可在鼻部内同轴滑动，并可以通过冲头移动。电流通过电极模具集中到设置在其上的材料组件上的区域，用于加热该区域。冲头被配置为从鼻部向外驱动紧固件并进入位于区域处的材料组件内。在一些实施例中，电极模具包括绝缘体(例如陶瓷或聚合物绝缘体)，设置在绝缘体周围的第一导体(例如，碳化钨导体)和设置在第一导体的端表面上的第二导体(例如，钢导体)，第二导体被配置为接触材料组件。材料组件可以包括第一工件和第二工件，紧固件被配置为将第一工件连接到第二工件。紧固件还包括头部和从头部延伸的柄部，冲头可以在头部处接触紧固件并且使柄部穿过第一工件进入第二工件。而且，在对区域进行冷却时，材料组件上的区域的至少一部分被熔合。此外，紧固件的柄部变形以便与第一工件和第二工件机械连接。另外，电源可以与电极模具互连，以便选择性地产生使电流通过第一导体和第二导体的电路，其中第二导体的电流对第二工件进行局部加热。根据本文提供的说明，其他可施用领域将变得显而易见。应当理解的是，说明与具体实施例仅用于说明的目的，并不旨在限制本专利技术的保护范围。附图说明本文所描述的附图仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本专利技术的保护范围。图1A-1E是根据本专利技术的一个示例性混合连接机的示意图；图2是利用图1A-1E的混合连接机的一个示例性混合连接方法的流程图；图3A-3E是根据本专利技术的另一个示例性混合连接机的示意图；图4是利用图3A-3E的混合连接机的另一个示例性混合连接方法的流程图；图5A-5E是根据本专利技术的又另一个示例性混合连接机的示意图；以及图6是利用图5A-5E的混合连接机的又另一个示例性混合连接方法的流程图；具体实施方式以下说明本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本专利技术的公开内容、应用或用途。应该理解的是，在整个附图中，相应的附图标记表示相似或相应的部件和特征。此外，为了说明的目的使用诸如“顶部”、“侧部”、“后部”、“下部”和“上部”等方向，除非另有说明，否则不旨在要求特定的方向。这些方向仅作为所提供的实施例的参考框架，但可以在替代应用中进行改变。本专利技术描述了一种通过整体紧固(例如自冲铆接)和局部材料熔合的组合对工件(例如聚合物复合材料)进行连接的混合方法。参照附图(其中相同的附图标记表示相同的部件)，每个示例性混合连接机包括鼻部12、冲头14和模具16。混合接合机可以用于将第一和第二工件18,20与紧固件22连接起来。在一个示例性实施例中，紧固件22可以是铆钉，其具有头部24和大体上圆柱形的中空柄部26，柄部终止于锥形末端28。铆钉22被配置为当受到驱动力时机械地紧固第一和第二工件18,20，例如可以通过作用在铆钉22上的冲头14来实现。铆钉22被称为“自冲”铆钉，因为锥形末端28足以在冲头14的作用力下穿透工件18,20。此外，柄部26被配置为变形以产生机械连接，而无需在工件18,20中形成用于铆钉22的引导孔。现在参照图1A-1E，示例性混合连接机10采用混合连接技术，其涉及使用施加到第二工件20的超声能量进行铆接的机械紧固。在这方面，将线路功率(例如，约50-60Hz的低频电信号)转换为高频高压电信号(例如，15-70kHz，特别是20-40kHz的高频电信号)。然后，高频电信号在转换器(即换能器)中转换为超声频率的机械振动。系统中可以包括任选的增压器，用于放大机械振动，从而可以增加振动幅度。接着，超声振动通过模具砧16传播。然后，模具砧16的端面30可以对超声振动进行聚焦，并将振动能量送到材料上的特定区域(例如，位于第二工件20的待铆接部分的区域)。参照图2，将参照图1A-1E的混合连接机10描述连接工件18,20的方法50。具体地，在步骤52，第一和第二工件18,20被设置在模具砧16上，第二下部工件20直接放在模具砧16上，而第一上部工件18放在下部工件20上，如图1A所示。在步骤54，液压致动鼻部12，以便作为用于机器10的可伸缩夹紧缸。向下朝上部工件18驱动鼻部12，以将工件18,20推压在模具砧座16上，如图1B所示。应当注意的是，可以使用其他驱动机构来驱动鼻部12，例如，电动螺钉组件、电动致动器或经由弹簧驱动。在步骤56，通过超声振动激发模具砧16，以局部加热工件18,20。发射的波被模具砧16反弹回来。来自振动的机械波使工件18,20振动(即变形)。工件18,20的振动在模具砧16与工件20之间的界面处以及工件18,20之间的界面处均产生热量，从而形成局部加热材料区32。在步骤58，可在鼻部12内同轴滑动的冲头14被致动，以使铆钉22进入上部工件18(见图1C)。冲头14继续驱动铆钉22直到铆钉22穿透下部工件20。特别地，冲头14接触头部24并刺穿上部工件18，而柄部26仅部分穿透并进入但不完全通过下部工件20(即，不穿过下部工件20的底表面)。值得注意的是，局部加热材料区32实现增强铆接，因为该材料区中的应力和摩擦力减小。在步骤60(见图1D)，然后柄部26和下部工件20的紧邻柄部26的材料通过与模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连接装置，包括：鼻部；冲头，其可在所述鼻部内同轴滑动；紧固件，其设置在所述鼻部内，所述紧固件可在所述鼻部内同轴滑动，并可以通过所述冲头移动；以及模具砧，其中超声振动通过所述模具砧集中到设置在其上的材料组件上的区域，用于加热所述区域，并且其中所述冲头被配置为从所述鼻部向外驱动所述紧固件并进入位于所述区域的材料组件内。

【技术特征摘要】
2016.11.10 US 15/3485951.一种连接装置，包括：鼻部；冲头，其可在所述鼻部内同轴滑动；紧固件，其设置在所述鼻部内，所述紧固件可在所述鼻部内同轴滑动，并可以通过所述冲头移动；以及模具砧，其中超声振动通过所述模具砧集中到设置在其上的材料组件上的区域，用于加热所述区域，并且其中所述冲头被配置为从所述鼻部向外驱动所述紧固件并进入位于所述区域的材料组件内。2.如权利要求1所述的连接装置，其中所述材料组件包括第一工件和第二工件，并且其中所述紧固件被配置为将所述第一工件连接到所述第二工件。3.如权利要求2所述的连接装置，其中所述紧固件还包括头部和从所述头部延伸的柄部，并且其中所述冲头可以在所述头部处接触所述紧固件并且使所述柄部穿过所述第一工件进入所述第二工件。4.如权利要求3所述的连接装置，其中所述模具砧具有模具面，当所述紧固件的柄部位于所述区域中时，所述模具面容纳所述第二工件，并且其中所述紧固件的柄部变形以便与所述第一和第二工件机械连接。5.如权利要求1所述的连接装置，其中在对所述区域进行冷却时，所述材料组件上的区域的至少一部分被熔合。6.一种连接装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：PC·王，B·J·布拉斯基，R·C·詹尼斯，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US