一种组合式管状自冲铆钉及基于其连接板材的方法技术

本发明专利技术属于机械连接用铆钉技术领域，具体公开了一种组合式管状自冲铆钉，包括内铆钉和外铆钉，内铆钉和外铆钉螺纹连接；在内铆钉的外壁且位于中部预加工有外螺纹段，在内铆钉的两端部且位于外壁上加工有外倒角，外倒角和外螺纹段之间设有第一弧形段；在外铆钉的内壁且位于中部加工有内螺纹段，在外铆钉的两端且位于内壁上加工有内倒角，内倒角和内螺纹段之间设有第二弧形段；当内铆钉和外铆钉螺纹连接后，第一弧形段和第二弧形段形成U形槽。采用组合式管状铆钉可以获得内、外两个月牙形机械锁扣，抗剪强度和抗拉脱强度均显著提升，约为普通管状铆钉连接强度的2倍。本发明专利技术公开的连接方法，铆钉完全进入板料内部，板料表面平整，表面质量好。面质量好。面质量好。

【技术实现步骤摘要】
一种组合式管状自冲铆钉及基于其连接板材的方法


[0001]本专利技术属于机械连接用铆钉
，具体公开了一种组合式管状自冲铆钉及基于其连接板材的方法。

技术介绍

[0002]在现代工业中，金属板材间的连接应用广泛。传统的连接工艺主要包括焊接、螺栓连接、胶接等，但不同的连接方式均存在待改进的地方：焊接工艺生产效率较低，对于厚板存在难以焊透的问题；胶接强度较低，不适用于对连接强度要求高的场合。近年来，以无铆连接、自冲铆接等为代表的塑性连接工艺得到了较快的发展，主要依靠材料塑性变形形成机械锁扣，实现板料间的连接。但是目前工艺对于材料塑性有一定要求，且连接部位表面存在凸出物或凹坑，影响连接件表面质量，限制其进一步应用。
[0003]专利号为CN101344109管状分瓣式自冲铆钉公开了一种板料间平整连接的方法，是一种不需要预先钻孔，连接后板料表面平整美观，光洁度较好的连接方法，可用于铝板与铝板铆接、钢板与钢板铆接，也可用于不同材料之间的铆接，甚至可在一些金属与非金属之间完成铆接。采用该铆钉连接板料的剪切强度较高，但是，其抗拉强度较低，不适用于对抗拉强度要求高的场合。另外，该铆钉形式单一，工艺柔性不足，连接强度主要由铆钉材料决定，导致适应范围较窄，影响了该方法的进一步应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种组合式管状自冲铆钉及基于其连接板材的方法，解决了传统铆接方式表面凸起或凹陷和连接强度较低等问题。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种组合式管状自冲铆钉，包括内铆钉和外铆钉，内铆钉和外铆钉均为中空的管状结构，内铆钉和外铆钉螺纹连接；
[0007]在内铆钉的外壁且位于中部预加工有外螺纹段，在内铆钉的两端部且位于外壁上加工有外倒角，外倒角和外螺纹段之间设有第一弧形段；
[0008]在外铆钉的内壁且位于中部加工有内螺纹段，在外铆钉的两端且位于内壁上加工有内倒角，内倒角和内螺纹段之间设有第二弧形段；
[0009]当内铆钉和外铆钉螺纹连接后，第一弧形段和第二弧形段形成U形槽。
[0010]进一步，外倒角和内倒角为θ，30
°
≤θ≤60
°
。
[0011]进一步，内螺纹段和外螺纹段的高度为m，内铆钉和外铆钉的总高度为h，
[0012]进一步，U形槽的宽度为s，内铆钉和外铆钉的总高度为h，
[0013]进一步，内铆钉的孔径为d，内铆钉和外铆钉的总高度为h，2h≤d≤2.5h。
[0014]进一步，外铆钉的孔径为D，内铆钉和外铆钉的总高度为h，2h≤D≤3h。
[0015]进一步，内铆钉和外铆钉的材质为0Cr18Ni9、45钢或316L不锈钢。
[0016]本专利技术还公开了基于所述组合式管状自冲铆钉连接板材的方法，包括以下步骤：
[0017]S1、将内铆钉与外铆钉通过螺纹进行旋扭组成组合式管状铆钉；
[0018]S2、将下板料放在下模上，然后将组合式管状自冲铆钉放在下板料待铆接位置处，将上板料待铆接部位置于组合式管状自冲铆钉上方；
[0019]S3、上模以恒定速度向下运动，挤压上板料，组合式管状自冲铆钉的内倒角和外倒角刺入上板料和下板料中，并在板料内弯曲变形，形成机械锁扣，直至上板料和下板料接触，板料连接过程完成。
[0020]进一步，内铆钉和外铆钉的总高度为h，其中，t1为下板料厚度，t2为上板料的厚度。
[0021]进一步，第一弧形段和第二弧形段的圆角半径为R，其中，t1为下板料厚度。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0023]本专利技术公开了一种组合式管状自冲铆钉，由内铆钉和外铆钉通过螺纹连接组合而成，端部设有倒角，内铆钉外侧具有外螺纹特征，外铆钉内侧具有内螺纹特征，内外螺纹旋扭组成组合式管状自冲铆钉。采用组合式管状铆钉可以获得内、外两个月牙形机械锁扣，而普通管状铆钉仅能获得一个月牙形机械锁扣，采用本专利技术中的组合式管状铆钉的抗剪强度和抗拉脱强度均显著提升，约为普通管状铆钉连接强度的2倍，单独使用内铆钉和外铆钉时，通过压头(或压环)挤压板料流入螺纹中，其强度也明显提升；相较于相同形状的整体铆钉，采用内外螺钉组合的形式，降低了加工难度，大幅减小生产成本。普通管状铆钉铆接时，铆钉与板料间是线接触，容易出现铆钉滑动，最终导致位置歪斜，表面出现凹坑，而采用组合铆钉，铆钉与上、下板料间接触为两个圆，铆接过程中铆钉轴向保持垂直，上下表面不会有凸起、凹坑等现象。
[0024]进一步，外倒角和内倒角为θ，θ值是通过实验和模拟得到的，若太大则铆钉无法刺入板材，θ太小则铆钉因为太尖锐较难弯曲形成锁扣，对连接强度有较大的影响，最终设计为30
°
≤θ≤60
°
。
[0025]进一步，内螺纹段和外螺纹段的高度为m，内铆钉和外铆钉的总高度为h，m和h之间的关系是通过实验和模拟得到的，它体现的是铆钉高度和板料高度之间的关系。若铆钉高度太小或板料高度太大，则铆钉刺入板料深度不够，得到的接头连接强度不高。反之若铆钉高度太大或板料高度太小，铆钉容易刺出板料，影响板料连接的平整度，最终设计为
[0026]进一步，U形槽的宽度为s，U形槽宽度s与h的关系，体现了组合式铆钉在连接过程中铆钉的弯曲难易状况。若s太小或者h太大，铆钉在受压弯曲时，材料流入U形槽内的量太少而较难产生弯曲，反之若s太大或h太小，材料在U形槽弯曲时需要流入U形槽的量要更大，
且对其产生的连接强度有较大的影响，最终设计为
[0027]进一步，内铆钉的孔径为d，外铆钉的孔径为D，d、D与h的关系是通过实验和模拟得到的，它体现了铆钉的高度和铆钉的直径之间的关系。若d、D太小或h太大，则铆钉在连接过程中因为h太大，d、D太小，而很难使得板料能够连接到一起，对接头强度有较大的影响，反之，若d、D太大或h太小，则铆钉在连接过程中因为h太小，d、D太大导致板料容易松脱，铆钉接头强度很小，最终设计结果为：2h≤d≤2.5h，2h≤D≤3h。
[0028]本专利技术公开的基于组合式管状自冲铆钉连接板材的方法，连接后，铆钉完全进入板料内部，板料表面平整，无凸起，表面质量好，可应用于对连接表面有特殊要求的场合。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的内铆钉的结构示意图；
[0030]图2为外铆钉的结构示意图；
[0031]图3为本专利技术的组合式管状自冲铆钉结构示意图；
[0032]图4为图3的尺寸示意图；
[0033]图5为本专利技术内铆钉向内弯曲、外铆钉向外的组合式管状自冲铆钉连接板料过程图；(a)为初始状态，(b)为部分压入状态，(c)为完全压入状态；
[0034]图6为本专利技术的内铆钉连接板料过程图；(a)为初始状态，(b)为部分压入状态，(c)为完全压入状态，(d)为最终压入状态；
[0035]图7为本专利技术的外铆钉连接板料过程图；(a)为初始状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合式管状自冲铆钉，其特征在于，包括内铆钉(1)和外铆钉(2)，内铆钉(1)和外铆钉(2)均为中空的管状结构，内铆钉(1)和外铆钉(2)螺纹连接；在内铆钉(1)的外壁且位于中部预加工有外螺纹段(4)，在内铆钉(1)的两端部且位于外壁上加工有外倒角(3)，外倒角(3)和外螺纹段(4)之间设有第一弧形段(5)；在外铆钉(2)的内壁且位于中部加工有内螺纹段(7)，在外铆钉(2)的两端且位于内壁上加工有内倒角(6)，内倒角(6)和内螺纹段(7)之间设有第二弧形段(8)；当内铆钉(1)和外铆钉(2)螺纹连接后，第一弧形段(5)和第二弧形段(8)形成U形槽。2.根据权利要求1所述的一种组合式管状自冲铆钉，其特征在于，外倒角(3)和内倒角(6)为θ，30
°
≤θ≤60
°
。3.根据权利要求1所述的一种组合式管状自冲铆钉，其特征在于，内螺纹段(7)和外螺纹段(4)的高度为m，内铆钉(1)和外铆钉(2)的总高度为h，4.根据权利要求1所述的一种组合式管状自冲铆钉，其特征在于，U形槽的宽度为s，内铆钉(1)和外铆钉(2)的总高度为h，5.根据权利要求1所述的一种组合式管状自冲铆钉，其特征在于，内铆钉(1)的孔径为d，内铆钉(1)和外铆钉(2)的总高度为h，2h≤d≤2.5h。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朋义，金加庚，万戈辉，张昌松，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：