用于形成板材平底铆接的改进结构铆钉制造技术

技术编号:32821534 阅读:24 留言:0更新日期:2022-03-26 20:19
一种用于形成板材平底铆接的改进结构铆钉,该改进结构铆钉,包括:铆钉盖、铆钉肩部和铆钉体,其中:铆钉盖上设有用于驱动铆钉旋转的扭矩传递结构和定位结构;铆钉体包括:钉体内腔、钉体外壁、钉体端部。本发明专利技术能够实现接头底面与被连接材料表面平齐,便于后续在底面覆盖加工,减小接头的风阻系数,拓宽了工艺的应用范围。同时,通过铆钉体上的嵌合结构与被连接材料之间形成的机械嵌合,强化接头性能。此外,该方法能够根据实际需求实现可拆接头或不可拆卸接头两种形式,具有较好的灵活性。具有较好的灵活性。具有较好的灵活性。

【技术实现步骤摘要】
用于形成板材平底铆接的改进结构铆钉


[0001]本专利技术涉及的是一种材料连接领域的技术,具体是一种用于形成板材平底铆接的改进结构铆钉。

技术介绍

[0002]现有的点连接方法包括预制孔铆接和无预制孔铆接等工艺形式,但前者不仅增加了额外的工序,而且严重影响接头的密封性和抵抗电化学腐蚀的能力,而后者需要采用带有凹凸结构的支撑模具引导最下层被连接材料变形。最终获得的接头虽然底部未穿透,但接头底部凸出于被连接材料表面,无法实现底面平整。接头底部的凸起将影响风阻系数等指标,导致接头的服役性能大大降低。并且针对最下层材料为7系铝合金、镁合金、铸铝等室温下延展性较低的轻合金,或者是塑料、树脂基复合材料等难变形材料,以及厚度较薄的板材等连接场景,无预制孔铆接过程中的大塑性变形容易使材料发生开裂,严重影响接头服役性能。
[0003]此外,铆接接头为了获得理想的干涉互锁效果,需要施加较大冲压力使铆钉变形,对铆接设备的结构强度和刚度、冲压驱动机构的可靠性以及铆钉自身的强度要求极高且冲头和模具损耗严重。
[0004]经过对现有技术的检索发现,中国专利文献号CN105728627A公开日20160706,公开了一种中心带有凸起的内翻式铆钉的板材平底冲铆连接工艺,平底冲铆连接开始前,用压边圈将上、下板料压在下模具上,下模具的上表面平整光滑,压边圈中心设有铆钉,铆钉的中心带有一个凸起,铆钉的底部呈内翻式,铆钉的上端接触与冲头接触;平底冲铆连接开始后,冲头将铆钉压入上板料中,使上、下板料发生变形,由于被压边圈压住,板料的材料无法向外流动,上、下板料在变形过程中,板料的材料将向铆钉内流动,下板料的材料流动会将上板料的材料挤入铆钉内,从而使下板料中间向上凸起形成一个内凸点并嵌入上板料中形成一个机械锁,使上、下板料连接在一起,下板料的下表面始终是平整的,但该技术在铆接时上层板需要大变形,应用于难变形材料铆接时,其无法解决大变形导致的材料开裂问题。
[0005]中国专利文献号CN112555254A公开日20210326,公开了一种陶瓷基复合材料的连接方法及铆钉结构,方法是先制备陶瓷基复合材料铆钉,陶瓷基复合材料铆钉包括铆钉外件和铆钉内件;然后将需要连接的第一、第二陶瓷基复合材料构件组合,第一、第二陶瓷基复合材料构件具有铆钉孔和沉头孔;再将铆钉外件装入第一、第二陶瓷基复合材料构件的铆钉孔;然后在铆钉外件的铆钉孔外圆柱面与第一、第二陶瓷基复合材料构件的铆钉孔缝隙填充碳化硅基体;再将铆钉内件旋入铆钉外件;然后在铆钉内件与铆钉外件的螺纹啮合缝隙中填充碳化硅基体;最后修整连接区域的型面,完成陶瓷基复合材料的连接;本专利技术可降低连接对构件表面形状的影响,同时提高了抗热失配和震动的能力,极大地提高了连接的强度和可靠性。但该技术铆接前需要预制孔,不仅增加了额外的工序,而且严重影响接头的密封性和抵抗电化学腐蚀的能力。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有铆接工艺获得的接头底部凸出于被连接材料表面,应用于外覆盖件连接时影响结构的气动性能;应用于内部构件连接时,凸起底部不利于后续工序的覆盖加工,提出一种用于形成板材平底铆接的改进结构铆钉,能够实现接头底面与被连接材料表面平齐,便于后续在底面覆盖加工,减小接头的风阻系数,拓宽了工艺的应用范围。同时,通过铆钉体上的嵌合结构与被连接材料之间形成的机械嵌合,强化接头性能。此外,该方法能够根据实际需求实现可拆接头或不可拆卸接头两种形式,具有较好的灵活性。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案实现的:
[0008]本专利技术涉及一种用于点连接工艺的用于形成板材平底铆接的改进结构铆钉,包括:铆钉盖、铆钉肩部和铆钉体,其中:铆钉盖上设有用于驱动铆钉旋转的扭矩传递结构和定位结构;铆钉体包括:钉体内腔、钉体外壁、钉体端部。
[0009]所述的铆钉体的长度L与待连接工件的厚度以及层数满足:其中:t
i
为第i层待连接工件的厚度,n为待连接工件的层数,且n≥1,从而实现锁紧待连接工件,且铆钉不穿透下层工件的效果。
[0010]所述的待连接工件中第n层工件为铆接完成后要求表面平整的工件。
[0011]所述的待连接工件为层叠放置的板材、型材或铸件。
[0012]所述的钉体内腔深度h满足:h

L≤H,其中:H为铆钉盖厚度,D为钉体外壁直径,d为钉体内腔直径,从而实现在铆钉内腔容纳变形工件材料的效果。
[0013]所述的钉体内壁和钉体外壁之间优选设有钉体贯穿结构,该钉体贯穿结构为若干个通孔,用于在铆接过程中将截留于钉体内腔的待连接材料排出至铆钉体外侧,避免截留材料在填满钉体空腔后挤压待连接工件,导致工件间出现间隙,或接头底部产生变形。
[0014]所述的通孔优选3~6个,沿钉体圆周方向均匀分布,直径为钉体壁厚的0.8~1.2倍,该通孔在最终接头中被待连接工件材料填满,形成机械嵌合,提升接头的锁紧力,防止接头松动。
[0015]所述的铆钉肩部设有凹槽,用于容纳铆钉下压过程中被挤出的待连接工件材料,该凹槽的容积D为钉体外壁直径,d为钉体内腔直径,L为铆钉体长度,h为钉体空腔深度,k1为修正系数且1.0<k1≤1.2,从而实现所述凹槽完全容纳被铆钉体挤出的待连接工件材料的效果。
[0016]所述的铆钉肩部优选进一步设有加强筋,在最终接头中通过加强筋嵌入待连接工件实现接头在圆周方向的紧固。
[0017]所述的加强筋为沿圆周方向均匀离散分布的若干个加强筋或为以轴线为中心,圆环状分布的非连续加强筋。
[0018]所述的钉体外壁以及钉体内腔上优选设有嵌合结构,该嵌合结构为螺纹、环槽、竖槽、凸台或其组合,用于与被连接材料形成嵌合,防止接头松动。
[0019]本专利技术涉及一种基于上述改进结构铆钉的点连接装置,包括:驱动组件、压边圈和支撑机构,其中:半空心铆钉、驱动组件和压边圈同轴设置于待连接工件一侧且半空心铆钉位于压边圈内并与驱动组件啮合,支撑机构位于待连接工件另一侧;驱动组件驱动半空心铆钉进行轴向直线运动和/或周向旋转运动。
[0020]所述的支撑机构与第n层工件的接触面为平面,且接触面在铆钉轴线方向上的投影区域覆盖整个铆钉的投影区域。
[0021]本专利技术涉及一种基于上述点连接装置将改进结构铆钉形成底面平整不可拆卸接头的点连接方法,包括以下步骤:
[0022]1)工艺准备:待连接工件层叠放置于支撑机构上,待连接工件经压边圈压紧;
[0023]2)接触阶段:驱动机构轴向进给至铆钉的钉体端部位于待连接工件表面上方,驱动机构按照预定工艺参数驱动半空心铆钉同时沿轴向进给并旋转接近待连接工件,直至半空心铆钉与待连接工件接触;
[0024]3)切断阶段:半空心铆钉在轴向运动和旋转运动的作用下刺入待连接工件,切断除第n层待连接工件以外的所有工件,被切断的材料一部分沿钉体外壁流动至半空心铆钉外侧的待连接工件表面,另一部分容纳至钉体内腔中,形成截留材料。截留材料在填满钉体内腔后,沿钉体贯穿结构流至铆钉体外侧,降低本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于点连接工艺的用于形成板材平底铆接的改进结构铆钉,其特征在于,包括:铆钉盖、铆钉肩部和铆钉体,其中:铆钉盖上设有用于驱动铆钉旋转的扭矩传递结构和定位结构;铆钉体包括:钉体内腔、钉体外壁、钉体端部;所述的钉体内腔深度h满足:h

L≤H,其中:H为铆钉盖厚度,D为钉体外壁直径,d为钉体内腔直径;所述的铆钉体的长度L与待连接工件的厚度以及层数满足:其中:t
i
为第i层待连接工件的厚度,n为待连接工件的层数,且n≥1;所述的钉体内壁和钉体外壁之间设有钉体贯穿结构,该钉体贯穿结果为若干个通孔,用于在铆接过程中将截留于钉体内腔的待连接材料排出至铆钉体外侧,避免截留材料在填满钉体空腔后挤压待连接工件,导致工件间出现间隙,或接头底部产生变形。2.根据权利要求1所述的的改进结构铆钉,其特征是,所述的通孔为3~6个,沿钉体圆周方向均匀分布,直径为钉体壁厚的0.8~1.2倍,该通孔在最终接头中被待连接工件材料填满,形成机械嵌合,提升接头的锁紧力,防止接头松动。3.根据权利要求1所述的的改进结构铆钉,其特征是,所述的铆钉肩部设有凹槽,用于容纳铆钉下压过程中被挤出的待连接工件材料,该凹槽的容积D为钉体外壁直径,d为钉体内腔直径,L为铆钉体长度,h为钉体空腔深度,k1为修正系数且1.0<k1≤1.2。4.根据权利要求1所述的的改进结构铆钉,其特征是,所述的铆钉肩部进一步设有加强筋,在最终接头中通过加强筋嵌入待连接工件实现接头在圆周方向的紧固。5.根据权利要求1所述的的改进结构铆钉,其特征是,所述的钉体外壁以及钉体内腔上设有嵌合结构,用于与被连接材料形成嵌合,防止接头松动。6.一种基于权利要求1~5中任一所述改进结构铆钉的点连接装置,其特征在于,包括:驱动组件、压边圈和支撑机构,其中:半空心铆钉、驱动组件和压边圈同轴设置于待连接工件一侧且半空心铆钉位于压边圈内并与驱动组件啮合,支撑机构位于待连接工件另一侧;驱动组件驱动半空心铆钉进行轴向直线运动和/或周向旋转运动;所述的支撑机构与第n层工件的接触面为平面,且接触面在铆钉轴线方向上的投影区域覆盖整个铆钉的投影区域。7.一种基于权利要求6所述点连接装置将改进结构铆钉形成底面平整不可拆卸接头的点连接方法,其特征在于,包括以下步骤:1)工艺准备:待连接工件层叠放置于支撑机构上,待连接工件经压边圈压紧;2)接触阶段:驱动机构轴向进给至铆钉的钉体端部位于待连接工件表面上方,驱动机构按照预定工艺参数驱动半空心铆钉同时沿轴向进给并旋转接近待连接工件,直至半空心铆钉与待连接工件接触;3)切断阶段:半空心铆钉在轴向运动和旋转运动的作用下刺入待连接工件,切断除第n层待连接工件以外的所有工件,被切断的材料一部分沿钉体外壁流动至半空心铆钉外侧的待连接工件表面,另一部分容纳至钉体内腔中,形成截...

【专利技术属性】
技术研发人员:李永兵马运五楼铭山河杨炳鑫
申请(专利权)人:上海交通大学
类型:发明
国别省市:

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