铆接方法技术

一种铆接方法，包括提供具有头部和从其向下悬垂的柄的铆钉，该柄终止于尖端并且是中空的，以限定铆钉内部，在铆钉内部内至少部分地接收插入件，将铆钉和插入件放置在工件的与模具相对的一侧上，使用冲头沿着中心轴线在力的作用下将铆钉和插入件朝着模具驱动并进入工件，以及使用模具使力反作用以使铆钉向外张开并与工件互锁。并与工件互锁。并与工件互锁。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铆接方法
[0001]本专利技术涉及一种铆接方法，并且特别地涉及一种使用自冲铆钉和插入件的铆接方法。
[0002]自冲铆钉用于通过形成机械互锁来连接一层或多层材料。这种铆钉通常包括头部和部分中空的柄。在使用期间，待接合的材料层彼此叠放并置于模具上方。在诸如铆钉设置器的设置设备的作用下，铆钉从与模具相对的一侧被驱动到材料中。通常，模具和设置设备将经由C形框架连接在一起，并作为单个单元提供(尽管并非总是如此)。模具的几何形状使得它能够在垂直于材料层的方向上抵抗设置设备的力，同时促进铆钉柄的向外张开(flaring)。当铆钉柄张开时，铆钉的尖端起到将材料层压靠在铆钉头部上的作用，以形成防止铆钉和材料层分离的机械互锁。优选地，当铆钉头部与材料的上层齐平时，接合的形成完成。在常规铆接中，在插入铆钉之前首先必须在板材中钻一个孔，然后使其凸出的端部镦粗(upset),与常规铆接相比，在连接过程中使用自冲铆钉减少了生产步骤的数量。
[0003]自冲铆钉可用于连接多种材料。例如，通常与粘合剂结合使用的自冲铆钉已在汽车工业中获得了巨大的商业成功，以用于连接轻质和高延展性的材料，例如用于车身面板的铝。近来，由诸如钢之类的更坚固的材料制造这种面板变得期望。可能期望将铆钉插入到包括抗拉强度超过550MPa的先进高强度钢(AHSS)的工件中，和/或插入到可能具有抗拉强度至少为800MPa的超高强度钢(UHSS)的工件中。但是，由于接合的材料的强度增加，因此必须使用更坚固的铆钉以确保该铆钉能够穿透AHSS或UHSS。已经发现，尽管可以提供足够强度的铆钉以穿透AHSS或UHSS，但是这种铆钉和接合的材料的延展性降低导致铆钉的张开有限。由于铆钉的张开有限，因此无法在铆钉和工件之间实现牢固的互锁。另外，在铆钉和接合的材料中都可能产生极高的应力。如此高的应力可能导致铆钉或所接合的材料破裂。这削弱接合的结构稳定性，并使接合容易受到渗水的腐蚀。因此，期望提供一种改进的方法来接合高强度和低延展性的材料，例如AHSS和UHSS。
[0004]本专利技术的一个目的是消除或减轻现有技术中存在的高强度材料的自冲铆接的缺点，无论是在上面还是在其他地方指出的。本专利技术的另一目的是提供一种用于自冲铆接的替代方法。

技术实现思路

[0005]根据本专利技术的第一方面，提供了一种铆接方法，其包括提供一种具有头部和从其向下悬垂的柄的铆钉，该柄终止于尖端并且是中空的，以限定铆钉内部，在铆钉内部内至少部分地接收插入件，将铆钉和插入件放置在工件的与模具相对的一侧上，使用冲头沿着中心轴线在力的作用下将铆钉和插入件朝着模具驱动并进入工件，以及使用模具使力反作用以使铆钉向外张开并与工件互锁。
[0006]当铆钉和插入件靠着模具被驱动到工件中时，插入件为铆钉提供了额外的强度。这在工件包括超高强度材料(例如UHSS)的应用中特别有利。将理解的是，当工件由超高强度材料制成时，为了刺穿和/或穿透工件，可以使用也由超高强度材料构成的铆钉(尽管在一些实施例中，插入件提供的额外强度将允许使用较软的铆钉)。然而，通常，这种超高强度
材料表现出相对较小的延展性，并且因此更难变形以形成牢固的接合。然而，由于使用了接收在铆钉内部内的插入件，因此即使使用这种超高强度材料，本专利技术的方法也能够引起铆钉张开。
[0007]在铆钉由超高强度材料构成的情况下，其天然的抗变形能力将导致其尝试恢复未变形的形状(例如，由于其自身的弹性)。这种天然的抗变形能力通常会导致在形成的接合内的铆钉和工件材料中保留较高的内应力，这已知会导致裂纹的形成，其可能在结构上严重削弱接合和/或使其易于腐蚀。然而，在形成的接合内插入件的存在能够吸收铆钉的一些弹性压缩以从内部支撑铆钉。这减少了在形成接合之后保留在铆钉和工件中的内部应力(即残余应力)。这样，可以避免裂纹形成的问题。
[0008]本专利技术的另一优点在于，由于铆钉的张开是由插入件的存在引起或促进的，因此不需要特殊调整的工具来执行该方法，因此可以使用标准工具。这减少了设置成本。例如，由于张开是由插入件引起的，所以不必提供具有被配置为促进张开的中心突起的模具，并且因此可以使用更简单且更便宜的模具几何形状。此外，由于插入件促进了张开，因此可以使用浅口模具来连接高强度或超高强度材料(例如UHSS)，低延展性材料(例如铸铝)或接合厚度增加的材料。相反，在工件太软以至于工件通常不能提供足够的阻力来引起铆钉张开的情况下，插入件的存在甚至能够促进铆钉的张开。将理解的是，可以通过调节插入件的几何形状来控制张开的量，以确保提供充分的连接，同时考虑到被接合的材料的特性(例如，通过改变插入件的直径，和/或提供倾斜的表面，以促进铆钉张开)。
[0009]插入件可包括从插入件的基部延伸的逐渐变细的插入件表面。逐渐变细的插入件表面的直径可相对于插入件轴线变化。该方法可以包括将铆钉推靠在逐渐变细的插入件表面上，以使铆钉的尖端向外张开并与工件互锁。
[0010]将理解的是，“插入件轴线”是指插入件的纵向延伸的中心轴线。在某些实施例中，插入件可以绕插入件轴线旋转对称。此外，“逐渐变细的表面”可以是插入件的外表面，其绕插入件轴线旋转，其直径在插入件轴线的方向上变化。逐渐变细的插入件表面可以是插入件的外表面。在使用期间，插入件轴线可以与中心轴线共线。
[0011]将理解的是，当将铆钉推靠在逐渐变细的插入件表面上时，逐渐变细的插入件表面会阻止铆钉在施加力的方向上进一步移动，并使施加力的一部分径向向外偏转。但是，由于逐渐变细的插入件表面向外逐渐变细(即，使得其直径相对于插入件轴线变化)，因此逐渐变细的插入件表面能够在径向向外的方向上相对于中心轴线引导作用力的法向反作用力。这促进铆钉张开并与工件互锁。这特别是在逐渐变细的插入件表面的直径更靠近工件的情况下。逐渐变细的表面可以是凹的。
[0012]铆钉可包括具有朝着铆钉的尖端延伸的逐渐变细的铆钉表面的柄，其中，逐渐变细的铆钉表面的直径相对于铆钉轴线变化。该方法可以包括将逐渐变细的铆钉表面推靠在逐渐变细的插入件表面上，以使铆钉的尖端向外张开并与工件互锁。
[0013]术语“铆钉轴线”可以解释为表示铆钉的纵向延伸的中心轴线。在某些实施例中，铆钉可以绕铆钉轴线大体对称。
[0014]因为逐渐变细的插入件表面和逐渐变细的铆钉表面的直径均变化，所以将理解的是，逐渐变细的插入件表面和逐渐变细的铆钉表面之间的接触合力可以被控制为相对于中心轴线向外成一定角度。也就是说，可以基于铆钉和插入件的相对几何形状来偏转力的一
部分，以迫使铆钉的尖端径向向外并刺穿工件。这样，逐渐变细的铆钉表面与逐渐变细的插入件表面一起工作以促进铆钉张开。这特别是在逐渐变细的铆钉表面的直径更靠近工件的情况下。此外，铆钉的尖端的张开可导致尖端切入工件中，以在张开的方向上至少部分地穿透工件。逐渐变细的铆钉表面可以是凸的。
[0015]插入件可包括插入件柄，该插入件柄被配置为接收在铆钉内部内。该方法可以包括通过铆钉和插入件柄两者将力从冲头传递到工件。
[0016]将理解的是，“插入件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种铆接方法，包括：(i)提供一种具有头部和从其向下悬垂的柄的铆钉，所述柄终止于尖端并且是中空的，以限定铆钉内部；(ii)在所述铆钉内部内至少部分地接收插入件；(iii)将所述铆钉和所述插入件放置在工件的与模具相对的一侧上；(iv)使用冲头沿着中心轴线在力的作用下将所述铆钉和所述插入件朝着所述模具驱动并进入所述工件；以及(v)使用所述模具使所述力反作用以使所述铆钉向外张开并与所述工件互锁。2.根据权利要求1所述的铆接方法，其中：所述插入件包括从所述插入件的基部延伸的逐渐变细的插入件表面，其中，所述逐渐变细的插入件表面的直径相对于插入件轴线变化，以及其中，所述方法包括：将所述铆钉推靠在所述逐渐变细的插入件表面上，以使所述铆钉的所述尖端向外张开并与所述工件互锁。3.根据权利要求2所述的铆接方法，其中：所述铆钉包括具有朝着所述铆钉的所述尖端延伸的逐渐变细的铆钉表面的柄，其中，所述逐渐变细的铆钉表面的直径相对于铆钉轴线变化，以及其中，所述方法包括：将所述逐渐变细的铆钉表面推靠在所述逐渐变细的插入件表面上，以使所述铆钉的所述尖端向外张开并与所述工件互锁。4.根据前述权利要求中任一项所述的铆接方法，其中：所述插入件包括插入件柄，所述插入件柄被配置为被接收在所述铆钉内部内，并且其中，所述方法包括：通过所述铆钉和所述插入件柄将所述力从所述冲头传递到所述工件。5.根据权利要求4所述的铆接方法，其中：所述插入件柄是中空的，以限定插入件腔；以及其中，所述方法包括：当所述铆钉的所述头部与所述工件的所述顶部齐平时使所述插入件腔塌陷。6.根据前述权利要求中任一项所述的铆接方法，其中，所述方法还包括使用所述铆钉和所述插入件在整个所述工件上冲出孔，以形成所述工件的分离部分，并将所述铆钉和所述插入件接收在所述孔内。7.根据权利要求6所述的铆接方法，其中：所述模具包括孔洞和接收在所述孔洞内的推杆，其中，所述推杆可相对于所述孔洞移动，所述孔洞和所述推杆限定腔，所述腔在所述模具的面向所述冲头的一侧敞开，以及其中，所述方法还包括：使用所述推杆和所述工件的所述分离部分使所述力反作用，以使所述铆钉向外张开并与所述工件互锁。8.根据权利要求7所述的铆接方法，其中，所述方法包括将所述推杆与所述工件的下表面间隔开等于所述工件的厚度的量。
9.根据权利要求7所述的铆接方法，其中：所述模具还包括围绕所述推杆的套筒，其中，所述套筒可相对于所述推杆移动，以及其中，所述方法还包括将所述铆钉接收在所述孔内，以使得所述铆钉的所述尖端在所述模具的所述侧上设置成超过所述孔的底部；以及相对于所述推杆沿着所述中心轴线缩回所述套筒，以在所述铆钉的所述尖端附近提供环形腔，以允许所述铆钉张开并与所述工件互锁。10.根据权利要求9所述的铆接方法，其中，所述方法包括将所述推杆与所述工件的下表面间隔开大于所述工件的厚度的量。11.根据权利要求1至5中任一项所述的铆接方法，其中：所述铆钉包括限定所述铆钉内部的通孔，并且所述冲头包括可相对于彼此沿着所述中心轴线移动的内部和外部；以及其中，所述方法包括通过以下方式将所述力施加到所述铆钉和所述插入件：将所述冲头的所述外部推靠所述铆钉的所述头部，使所述冲头的所述内部进入所述铆钉的所述通孔，以及将所述冲头的所述内部推靠在所述插入件上。12.根据权利要求1至3中任一项所述的铆接方法，其中：所述工件包括待接合的至少两个分开的材料层；以及其中，所述方法包括在步骤(iii)之前：在所述工件的上层中形成孔。13.根据权利要求12所述的铆接方法，其中，所述方法包括通过将所述冲头推靠在所述上层上以形成所述上层的分离部分而在所述上层中形成所述孔。14.根据权利要求12所述的铆接方法，其中，所述冲头包括逐渐变细的冲模头，并且其中，所述方法包括将所述冲头的所述冲模头推靠在所述工件的所述上层上，以在所述上层中冲出所述孔。15.根据权利要求12至14所述的铆接方法，其中，所述方法包括在步骤(iv)之前：使用所述冲头从所述工件上移除所述上层的所述分离部分。16.根据权利要求15所述的铆接方法，其中，所述冲头包括电磁体，并且其中，所述方法还包括使所述电磁体通电，以将所述上层的所述分离部分吸引到其上。17.根据权利要求12至14所述的铆接方法，其中，所述方法包括在步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾略特，
申请(专利权)人：阿特拉斯，
类型：发明
国别省市：