将第二物体锚固至第一物体制造技术

本发明专利技术提供一种将连接器锚固在第一物体中的方法，其中第一物体是轻质结构元件，其具有第一外部结构层和内衬层，其中第一外部结构层比内衬层更薄且更致密，其中连接器包括固态的热塑性材料，方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
将第二物体锚固至第一物体
[0001]本申请是申请号为2017800273960、申请日为2017年3月21日、专利技术名称为“将连接器锚固在第一物体中的方法和机器”、优先权日为2016年3 月21日、2017年1月10日的PCT申请PCT/EP2017/056734进入中国国家阶段申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及机械工程和制造领域，尤其是机械制造领域，例如汽车工程、飞行器制造、造船、机械制造、玩具制造等。特别涉及将连接器机械地锚固在第一物体中的方法。

技术介绍

[0003]在汽车、航空和其它行业中，已经倾向于弃用仅为钢的结构而使用轻型材料代替。
[0004]新结构材料元件的示例是包括两个外部的、相当薄的结构层以及布置在结构层之间的中间层(内衬层)的轻质结构元件，该结构层例如由纤维复合材料(如玻璃纤维复合材料或碳纤维复合材料)、金属片材、或者取决于行业由纤维板制成，该中间层(内衬层)例如是纸板或其它材料的蜂窝结构或轻型金属泡沫或聚合物泡沫或陶瓷泡沫等或分开的距离保持器的结构。这种轻质结构元件可以称为“夹层板”，并且有时被称为“中空芯板 (HCB)”，它们机械稳定并且看起来很舒适，而且具有相对低的重量。
[0005]新材料在结合这些材料的元件尤其是将稍平的物体结合至其它物体时带来新的挑战。这方面的一个示例是在汽车、航空、造船和其它工业中将增强件(“纵梁”等)结合到稍平夹层板结构，或者在夹层板中为铰链、螺钉、螺栓等提供锚固点。
[0006]另外，根据现有技术，必须在它们的制造期间提供夹层板结构中的增强件，并且还必须在制造期间增加连接元件。如果随后添加它们，则夹层芯必须随后泡沫填充以紧固连接器，这是高成本且耗时的。
[0007]为了应对这些挑战并消除可能的缺陷，汽车、航空和其它行业已经开始大量使用粘合剂结合。粘合剂结合可以轻而坚固，但是存在不能长期控制可靠性的缺点，因为几乎不可能在没有完全破坏该结合的情况下检测到例如由于脆化的粘合剂而导致的弱化的粘合剂结合。此外，粘合剂结合可能导致制造成本的上升，这是由于材料成本以及由于缓慢的硬化过程而导致的制造过程中的延迟，特别是如果彼此待连接的表面具有一定的粗糙度，并且由此导致不能使用快速硬化的薄层粘合剂。另外，因为仅在表面是有效的，粘合剂结合无法在表面比材料强度更结实。在夹层板中，这是结构层之一或其最外部子层的材料强度。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术的目的是提供一种将连接器机械地紧固至第一物体的方法，该方法克服现有技术方法的缺点。尤其是，本专利技术的目的是提供一种将连接器机械地紧固至轻质结构元件的方法，该方法具有成本低、高效且快速的潜在优势。
[0009]根据本专利技术的一个方面，提供一种将连接器锚固在第一物体中的方法，其中第一物体是具有第一外部结构层(在本文中也称为第一结构层)和内衬层的轻质结构元件，其中
第一外部结构层比内衬层更薄且更致密(并且通常远比被限定出的内衬层的平均硬度更硬)，并且其中连接器包括固态的热塑性材料，该方法包括：
[0010]‑
使连接器的面向远侧的耦合表面部分与第一外部结构层的附接部位接触；
[0011]‑
通过将第一压下力施加至第一外部结构层并使第一外部结构层在附接部位处或其附近被刺穿(尤其是由于施加第一压下力)而使在附接部位处的第一外部结构层的部分相对于内衬层移位；
[0012]‑
将第二压下力施加至连接器并且将能量传递至连接器，从而将连接器相对于第一物体朝向远侧方向移动，直到使热塑性材料的流动部分液化并使其流动互穿内衬层的结构；
[0013]‑
停止能量传递并允许流动部分重新固化。
[0014]尤其是，如果第一结构层限定出在附接部位周围的平面，该方法可包括相对于附接部位处的平面将第一结构层朝远侧方向移动。
[0015]在移位的步骤中，第一外部结构层的移位部分可与第一外部结构层分离，即与仅仅变形相反，该过程中的第一外部结构层被破坏。但是在实施例中，该移位部分可保持连续，即与第一结构层分离并作为整体移位。这不排除移位部分除了与第一外部结构层分离且移位之外也变形的可能性。
[0016]移位的步骤尤其可包括从第一外部结构层冲出移位部分或与之断裂。
[0017]为此，连接器可包括面向远侧的冲压表面部分(在本文中有时称为
‘
冲压边缘
’
，取决于第一结构层材料,这种冲压边缘可以是尖锐的但不一定如此,还可以构成为具有冲压效果的冲压表面部分的平坦端部)。这种冲压表面部分可形成不间断或间断的轮廓，沿着该轮廓进行冲压。在许多实施例中，连接器的几何形状使得在连接器抵接第一结构层时形成在轮廓内的中空空间，即连接器具有近似管形的远侧部分。在此，该管部可具有圆形横截面或其它横截面并且可具有恒定或非恒定壁厚(例如锥形的壁厚)。
[0018]在使连接器的耦合表面部分与第一结构层接触后可实施根据第一种可选方案的使第一外部结构层的部分移位的步骤，即通过将第一压下力施加至贴靠第一外部结构层的连接器。在该第一种可选方案的实施例中，在施加第一压下力和/冲压力以移位第一外部结构层的部分的步骤期间，连接器可经受能量，比如机械振动能。在实施例中，机械振动和/或功率的振幅在移位的步骤期间比在施加第二压下力的后续步骤期间更高，或者它可以相同或者甚至更低。
[0019]因此，根据另一方面，本专利技术涉及将连接器锚固在第一物体中的方法，其中第一物体是具有第一外部结构层和内衬层的轻质结构元件，第一外部结构层比内衬层更薄且更致密，其中连接器包括固态的热塑性材料，该方法包括以下步骤：
[0020]‑
使连接器的面向远侧的耦合表面部分与第一外部结构层的附接部位接触；
[0021]‑
同时将第一压下力和机械振动能耦合进连接器直到通过连接器在附接部位或其附近刺穿第一外部结构层；
[0022]‑
将第二压下力施加至连接器并且将能量传递到连接器，从而将连接器相对于第一物体朝向远侧方向移动，直到使热塑性材料的流动部分液化并使其流动互穿内衬层的结构；
[0023]‑
停止能量传递并允许流动部分重新固化。
[0024]根据第二种可选方案，使第一外部结构层的部分移位的步骤可在使连接器接触第一结构层之前进行，即通过单独的压下工具进行。这种压下工具可通过预制浅压痕(在附接部位周围破坏第一结构层)或通过在附接部位处冲压第一结构层的部分使第一压痕的部分移位。这种压下工具还可用于通过预制压痕而没有破坏第一结构层来使第一压痕的一部分移位。然后，根据第一种可选方案，不过此后经由连接器施加第一压下力直到刺穿第一结构层。
[0025]第一种可选方案和第二种可选方案的结合很容易实现，即在第一子步骤中，可通过压下工具移除该部分，然后可使连接器与第一结构层接触，并且然后可通过将连接器压靠在第一结构层上来实施使该部分进一步移位的第二子步骤。
[0026]在实施例中，连接器可设有远侧刺穿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种将连接器锚固在第一物体中的方法，其中所述第一物体是具有第一外部结构层和内衬层的轻质结构元件，所述第一外部结构层比所述内衬层更薄更致密，其中所述连接器包括固态的热塑性材料，所述方法包括以下步骤：
‑
使所述连接器的面向远侧的表面部分与所述第一外部结构层的附接部位接触；
‑
通过将第一压下力施加至所述第一外部结构层并使所述第一外部结构层在所述附接部位处或其附近被刺穿而使在所述附接部位处的所述第一外部结构层的部分相对于内衬层移位；
‑
将第二压下力施加至所述连接器并将能量耦合入所述连接器，从而使所述连接器相对于第一物体朝向远侧方向移动，直到所述热塑性材料的流动部分已液化并流动而互穿所述内衬层的结构；
‑
停止所述能量传递以允许所述流动部分重新固化。2.根据权利要求1所述的方法，其中，施加所述第一压下力以移位所述第一结构层的部分的步骤包括朝远侧方向移位所述部分，以使在所述部分远侧的所述内衬层材料被压缩。3.根据权利要求1或2所述的方法，包括通过所述第一压下力冲出所述部分。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在使所述连接器的耦合表面部分接触所述第一结构层之后，通过将所述第一压下力施加至抵靠所述第一外部结构层的所述连接器来实施移位所述第一外部结构层的部分的步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其中，在施加所述第一压下力的步骤期间将能量耦合入所述连接器。6.一种将连接器锚固在第一物体中的方法，其中，所述第一物体是具有第一外部结构层和内衬层的轻质结构元件，所述第一外部结构层比所述内衬层更薄更致密，其中所述连接器包括固态的热塑性材料，所述方法包括以下步骤：
‑
使所述连接器面向远侧的表面部分与所述第一外部结构层的附接部位接触；
‑
同时将压下力和机械振动能耦合入所述连接器，直到通过所述连接器在所述附接部位或其附近刺穿所述第一结构层；
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将第二压下力施加至所述连接器并将能量传递到所述连接器，从而使所述连接器相对于所述第一物体朝远侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：多种材料焊接股份公司，
类型：发明
国别省市：