爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊装置，包括：实施机构、铆钉单元、导向压边机构和控制器；所述铆钉单元集中存放在一铆钉箱内，所述实施机构可运动，所述实施机构用于从所述铆钉箱拿取所述铆钉单元放置在所述导向压边机构上并将所述铆钉单元击发，所述导向压边机构预先压放在上板和下板上，所述导向压边机构用于将所述上板和下板压紧在平模上，所述控制器分别电连接所述实施机构和导向压边机构，所述控制器用于控制所述实施机构的运动以及导向压边机构的压紧；还提供了一种爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊方法。本发明专利技术结构设计合理，操作自动化程度高，能够高效完成板材连接，连接点精度高、机械性能强、具有抵抗扭矩的特性。

【技术实现步骤摘要】
爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊装置及方法
本专利技术涉及铆钉连接
，特别涉及一种爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊装置及方法。
技术介绍
随着国家汽车正碰、侧碰、排放等强制法规的相继推出，为了实现保证汽车结构强度的同时，减少排放量，采用先进高强钢(如DP钢、TRIP钢、高扩孔钢)和铝合金无可争议地成为汽车用材的主流趋势。这两种材料配合可以有效减轻车身重量，降低油耗，而且可以确保、提高车型的安全性和舒适性。SPR自冲铆接作为一种可以连接钢铝复合板材的连接技术，得到广大汽车制造商的青睐，并在车身设计制造中得到充分的应用。自冲铆接是一种用于连接两种或两种以上金属板材的冷连接技术。其原理是使用特制铆钉直接压入待铆接板材，待铆接板材在铆钉的压力作用下和铆钉发生塑性变形，铆钉穿透上板，并扩张进入下一层板材，而后铆钉与板材一起扩张，充满铆模，铆钉腿部向四周翻开形成“钮扣”，从而完成上下板材牢固的连接。此技术实现冲、铆一次性完成，且连接过程不破坏板材的镀层，为汽车车身的连接开辟了新途径。然而，由于自冲铆接技术的特制铆钉需要穿透上板，金属板材具有内部损伤，同时存在高的腐蚀性风险；并且自冲铆接对负面的生产影响(例如：板材之间的间隙，模具制造误差)敏感度较高；除此之外，由于连接后，板材发生回弹，连接点尺寸精度不高，并且连接点依靠摩擦抵抗扭矩，容易产生周向转动。
技术实现思路
本专利技术提供了一种爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊装置及方法，其目的是为了解决自冲铆接易损伤板材、敏感度高、连接点尺寸精度不高以及容易产生周向转动的问题。为了达到上述目的，本专利技术的实施例提供了一种爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊装置，包括：实施机构、铆钉单元、导向压边机构和控制器；所述铆钉单元集中存放在一铆钉箱内，所述实施机构可运动，所述实施机构用于从所述铆钉箱拿取所述铆钉单元放置在所述导向压边机构上并将所述铆钉单元击发，所述导向压边机构预先压放在上板和下板上，所述导向压边机构用于将所述上板和下板压紧在平模上，所述控制器分别电连接所述实施机构和导向压边机构，所述控制器用于控制所述实施机构的运动以及导向压边机构的压紧。其中，所述实施机构设置有一底座，所述底座上竖直设置有一支撑杆，所述支撑杆上设置有一伸缩后臂，所述伸缩后臂的伸缩杆前端固定设置有一转接座，所述转接座的底部连接有一伸缩前臂，所述伸缩前臂的底部设置有夹持击发装置，所述控制器与所述伸缩后臂和伸缩前臂电连接。其中，所述夹持击发装置包括夹持座和机械夹爪，所述夹持座固定设置在所述伸缩前臂的底部，所述机械夹爪设置在所述夹持座的底部，所述夹持座的底面中心嵌设有一击针直线推杆，所述击针直线推杆的驱动杆上固定设置有击针，所述控制器与所述击针直线推杆和机械夹爪电连接。其中，所述铆钉单元包括底火盖、底火、底火档板、炸药、铆钉壳和铆钉头，所述底火盖与底火挡板共同构成密闭空间，所述密闭空间内装填有所述底火，所述铆钉壳的上端开设有凹槽，所述凹槽的中心开设有通孔，所述底火盖、底火、底火档板嵌设在所述凹槽内，所述铆钉壳内部装填有所述炸药，所述铆钉头堵设在所述铆钉壳的下端开口处。其中，所述铆钉头为柱体结构，所述铆钉头的侧面设置有多条梯形螺旋凸起。其中，所述铆钉壳下端向内倾斜，所述铆钉壳的下端半径小于所述铆钉壳的上端半径。其中，所述导向压边机构设置有一压边筒，所述压边筒的顶部呈喇叭状开口，所述压边筒的顶部开口形状与所述铆钉壳形状适配，所述压边筒的底部外侧设置有压边座，所述压边座的两侧通过螺栓固定安装有联轴器，所述联轴器上方设置有压边直线推杆，所述压边直线推杆的上方固定，所述压边直线推杆的输出轴设置在所述联轴器的内部，所述控制器与所述压边直线推杆电连接。其中，所述压边筒的底部开口开设有一扩口。其中，还包括：铆钉壳回收箱，所述铆钉箱设置在所述导向压边机构的一侧，所述铆钉壳回收箱相对所述铆钉箱设置在所述导向压边机构的另一侧。本专利技术的实施例还提供了一种爆炸冲击成型的螺旋锁铆焊方法，包括：步骤一：预先将上板和下板放置在平模上，利用压边筒压紧，实施机构夹取铆钉单元并将铆钉单元放置在压边筒的上端口处；步骤二：铆钉单元放置完毕后，击发直线推杆的伸缩杆伸出带动击针撞击并穿透所述底火盖，底火因击针撞击燃烧并融透底火挡板进而引燃放置在铆钉壳内的炸药，炸药爆炸，铆钉头尾部受到巨大的冲击力，铆钉头向下高速运动，在压边筒通道内高压条件下，铆钉头会因梯形螺旋凸起在迎面风和气流作用下轻微旋转并高速射向上板和下板；步骤三：铆钉头射入上板后，两层板材受力发生塑性变形，两层板材材料沿径向向外移动，受压边筒压边力影响，材料外扩受阻开始向上移动，在铆钉头的附近，上板的材料聚集向扩口，下板的材料逐渐汇聚在上板的颈部，板材间钩合形成机械锁，在铆钉头的梯形螺旋凸起的作用下，上板受压产生相对应的螺旋凹陷其背面形成螺旋凸起，下板受上板的螺旋凸起挤压在相应位置形成螺旋凹陷，铆钉头的梯形螺旋凸起与两个板材上的挤压变形结构之间共同构成了螺旋锁，同时铆钉头冲击板材形成射流，将铆钉头下的材料表面氧化膜清除，两层板材在冲击波高压作用下形成了稳定的冶金连接，实现了连接点底部的固相焊接，随着板材变形的逐渐加剧，铆钉头速度归零；步骤四：铆钉头停止运动后，实施机构将铆钉壳送入铆钉壳回收箱，压边筒的压边力逐渐撤出，板材连接完成。本专利技术的上述方案有如下的有益效果：(1)板材连接处具有特殊的螺旋锁焊结构；铆钉头的多个梯形螺旋凸起旋入上板，上板也产生螺旋凸起旋入下板，使得下板受到上板的挤压形成相应的螺旋凹陷，铆钉头的梯形螺旋凸起与上板和下板的挤压变形结构之间共同构成了螺旋锁，螺旋锁使板材可以抵抗扭矩，不会周向转动，而且也具有一定的连接上下板材的作用，同时下板的材料聚集在上板颈部，上下板材形成机械锁，并且接头底部形成了稳定的固态焊接，这种螺旋锁焊强度较高，拥有着优异的机械性能。(2)本专利技术利用爆炸成型的原理进行连接，材料连接处的材料主要为压应力，使得连接处材料的晶粒较细，更致密，材料不存在潜在损伤，提高了接头的力学性能，同时爆炸成形的速率很快，效率很高。(3)铆钉头冲击不会剪断上侧板材，连接点抗腐蚀性高；使用平模作为下模，对负面影响不敏感。(4)铆钉单元凭借爆炸冲击板材，连接尺寸精度高，连接后，材料不发生回弹现象。(5)铆钉头的高速冲击产生大量的热，热量传递给板材，增加了板材的塑性成形能力，使得本方法可以用于连接高强度不易成形板材。附图说明图1为本专利技术的爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊装置的结构示意图一；图2为本专利技术的爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊装置的结构示意图二；图3为本专利技术的爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊装置的铆钉单元剖面图；图4为本专利技术的爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊装置的铆钉头结构示意图；图5为本专利技术的爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊装置的压边筒示意图；图6为本专利技术的爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊方法的简化流程图；图7为本专利技术的爆炸冲击成形的螺旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊装置，其特征在于，包括：实施机构、铆钉单元、导向压边机构和控制器；/n所述铆钉单元集中存放在一铆钉箱内，所述实施机构可运动，所述实施机构用于从所述铆钉箱拿取所述铆钉单元放置在所述导向压边机构上并将所述铆钉单元击发，所述导向压边机构预先压放在上板和下板上，所述导向压边机构用于将所述上板和下板压紧在平模上，所述控制器分别电连接所述实施机构和导向压边机构，所述控制器用于控制所述实施机构的运动以及导向压边机构的压紧。/n

【技术特征摘要】
1.一种爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊装置，其特征在于，包括：实施机构、铆钉单元、导向压边机构和控制器；
所述铆钉单元集中存放在一铆钉箱内，所述实施机构可运动，所述实施机构用于从所述铆钉箱拿取所述铆钉单元放置在所述导向压边机构上并将所述铆钉单元击发，所述导向压边机构预先压放在上板和下板上，所述导向压边机构用于将所述上板和下板压紧在平模上，所述控制器分别电连接所述实施机构和导向压边机构，所述控制器用于控制所述实施机构的运动以及导向压边机构的压紧。


2.根据权利要求1所述的爆炸冲击成形的螺旋铆锁焊装置，其特征在于，所述实施机构设置有一底座，所述底座上竖直设置有一支撑杆，所述支撑杆上设置有一伸缩后臂，所述伸缩后臂的伸缩杆前端固定设置有一转接座，所述转接座的底部连接有一伸缩前臂，所述伸缩前臂的底部设置有夹持击发装置，所述控制器与所述伸缩后臂和伸缩前臂电连接。


3.根据权利要求2所述的爆炸冲击成型的螺旋铆锁焊装置，其特征在于，所述夹持击发装置包括夹持座和机械夹爪，所述夹持座固定设置在所述伸缩前臂的底部，所述机械夹爪设置在所述夹持座的底部，所述夹持座的底面中心嵌设有一击针直线推杆，所述击针直线推杆的驱动杆上固定设置有击针，所述控制器与所述击针直线推杆和机械夹爪电连接。


4.根据权利要求1所述的爆炸冲击成型的螺旋铆锁焊装置，其特征在于，所述铆钉单元包括底火盖、底火、底火档板、炸药、铆钉壳和铆钉头，所述底火盖与底火挡板共同构成密闭空间，所述密闭空间内装填有所述底火，所述铆钉壳的上端开设有凹槽，所述凹槽的中心开设有通孔，所述底火盖、底火、底火档板嵌设在所述凹槽内，所述铆钉壳内部装填有所述炸药，所述铆钉头堵设在所述铆钉壳的下端开口处。


5.根据权利要求4所述的爆炸冲击成型的螺旋铆锁焊装置，其特征在于，所述铆钉头为柱体结构，所述铆钉头的侧面设置有多条梯形螺旋凸起。


6.根据权利要求4所述的爆炸冲击成型的螺旋锁铆焊装置，其特征在于，所述铆钉壳下端向内倾斜，所述铆钉壳的下端半径小于所述铆钉壳的上端半径。


7.根据权利要求6所述的爆炸冲击成型的螺旋锁铆焊装置，其特征在于，所述导向压边机构设...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，翟瞻宇，张惠阳，易瑞祥，秦登林，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43