本发明专利技术属于机械连接技术领域，具体公开了一种带法兰管状铆钉的制备装置，包括上模、下模和螺柱；上模的底端结构为环形凸起；上模和下模均为空心柱体；螺柱活动连接在与下模中；带法兰管状铆钉包括管状铆钉和连接于管状铆钉外圆面上的法兰；加工时，管状铆钉一部分位于上模内，另一部分位于下模内，在环形凸起结构与下模之间放置法兰。还公开了带法兰管状铆钉的制造方法，通过对法兰进行环向挤压，使法兰及管状铆钉发生一定程度的径向塑性变形，卸载后因弹性回复，形成与管状铆钉之间的紧密结合，不存在明显的应力集中点，若操作中出现受力不平衡，连接时可以通过发生微小的滑移，降低法兰直接断裂的风险。低法兰直接断裂的风险。低法兰直接断裂的风险。
【技术实现步骤摘要】
带法兰管状铆钉的制备装置、制造方法、铆接板材的方法
[0001]本专利技术属于机械连接
，具体公开了一种带法兰管状铆钉的制备装置、制造方法、铆接板材的方法。
技术介绍
[0002]不等厚板连接件在汽车、航空、航天、医药、食品等领域应用广泛，传统的不等厚板连接工艺主要有螺栓连接、胶接和铆接，但是传统的连接方法均存在一定的缺点。如螺栓连接需要预制孔，并且螺钉、螺栓会增加连接件重量，且存在震动下脱落的风险；胶接需要固化，周期长，且接头强度较低；常规的铆接方法如自冲铆接、铆柱铆接等则会在连接件上下表面出现凹坑或凸起，影响使用件表面美观性。
[0003]板材双侧自冲铆接是一种隐藏式、高强度的连接方法，连接表面平整度高，无需预制孔。然而，对于不等厚板件的连接，常规管状铆钉的刺入深度难以控制，而易产生薄板侧穿透的问题(如图5a所示)；对于异种材料间连接，则容易在低强度侧穿透(如图5b所示)。针对普通管状铆连接中存在的接头铆接倾斜及定位不准确等问题，CN 101804440 A公开了一种带法兰管状铆连接方法，用于板材表面光滑平整连接，且法兰可以是圆形、正四边形、正六边形、三角形等，大大丰富了法兰的选择性。该文献虽然公开了带法兰管状铆钉的结构，但是其结构是一体成型结构，这种复杂形状的法兰在制造中基本都是采用车加工，增大了加工成本和周期，法兰在管状铆钉中的位置一经加工就较难改变，工艺柔性差，不能够适应厚度、力学性能等差异更大的板材之间的双侧自冲铆连接。因此，亟需一种低成本、高效、工艺柔性高的带法兰管状铆钉的制造及使用方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种带法兰管状铆钉的制备装置、制造方法、铆接板材的方法，解决了现有技术无低成本、高效、工艺柔性高的带法兰管状铆钉的制造装置的问题。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种带法兰管状铆钉的制造装置，包括上模、下模和螺柱；上模的底端结构为环形凸起；
[0007]上模和下模均为空心柱体；螺柱活动连接在与下模中；
[0008]所述带法兰管状铆钉包括管状铆钉和连接于管状铆钉外圆面上的法兰；
[0009]加工时，管状铆钉一部分位于上模内，另一部分位于下模内，在环形凸起与下模之间放置法兰。
[0010]进一步，法兰外径为D，厚度为t2，D＝(1.5～2)d，0.5mm≤t2≤1.0mm，其中，d为管状铆钉外径。
[0011]进一步法兰下端面与管状铆钉底部端面之间的尺寸为h2，管状铆钉高度为h1，h2＝(0.2～0.7)h1；
[0012]h1＝(0.8～1.2)(t
上板材
+t
下板材
)，t
上板材
为待连接的上板材的厚度，t
下板材
为待连接的下
板材的厚度。
[0013]进一步，法兰厚度为t2，环形凸起的高度为h0＝(1～3)t2。
[0014]进一步，环形凸起的厚度为l，0.5mm≤l≤3mm。
[0015]进一步，管状铆钉壁厚为t1，0.5mm≤t1≤2mm。
[0016]进一步，管状铆钉两端部预制有倒角，管状铆钉端部倒角为θ，30
°
≤θ≤60
°
。
[0017]进一步，管状铆钉及法兰的材质为304或316L不锈钢。
[0018]本专利技术还公开了一种带法兰管状铆钉的制造方法，基于所述制造装置实现，包括以下步骤：
[0019]S1、根据待连接上板材和下板材的厚度和材质，确定法兰的位置：
[0020]当上板材和下板材的厚度不同时，法兰位置靠近板材较薄的一侧；
[0021]当上板材和下板材的厚度相同且材质不同时，法兰位置靠近板材硬度较弱的一侧；
[0022]S2、将螺柱调节至预设位置，管状铆钉放置在下模与螺柱形成的沉孔内，法兰套装在管状铆钉外壁，上模套装于管状铆钉上段外部；
[0023]S3、上模向下运动并对法兰进行挤压，法兰发生径向的塑性变形并作用于管状铆钉，上模运动至预设位置后停止并上行至初始位置，由于管状铆钉弹性回复，形成法兰与管状铆钉之间的紧密结合，得到带法兰管状铆钉。
[0024]所述的制造方法制备的带法兰管状铆钉铆接板材的方法，包括以下步骤：
[0025]将下板材放置在下平模上，带法兰管状铆钉放置在下板材待连接位置处，将上板材待铆接部位放置在管状铆钉上部；当上板材和下板材的厚度不同时，法兰位置靠近板材较薄的一侧；当上板材和下板材的厚度相同且材质不同时，法兰位置靠近板材硬度较弱的一侧；
[0026]下平模向上运动挤压下板材，管状铆钉的上端部刺入上板材，下端部刺入下板材，并在板材内发生弯曲变形，形成机械锁扣，直至上板材和下板材表面相互接触，板材连接过程完成。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0028]本专利技术公开了一种带法兰管状铆钉的制造装置，包括上模和下模，加工时，管状铆钉一部分位于上模内，另一部分位于下模内，在环形凸起结构与下模之间放置法兰，通过螺柱实现对法兰的上下位置进行调节。通过对法兰挤压实现与管状铆钉的紧密连接，得到带法兰管状铆钉，降低了机加工时间和难度，且材料利用率超过95％，较切削加工时大幅提高。结构简单，加工成本低，操作简单，可根据调节螺柱高度得到任意位置的法兰；针对小批量、多规格的连接板材，只需根据连接位置，确定法兰高度，制造相应高度下的带法兰管状铆钉，即可满足同种或异种材料下不同厚度板材之间的连接，工艺柔性远远超过机加工的带法兰管状铆钉。
[0029]本专利技术还公开了带法兰管状铆钉的制造方法，相较于通过车削加工等方法得到的带法兰管状铆钉，本专利技术通过对法兰进行环向挤压，使法兰及管状铆钉发生一定程度的径向塑性变形，卸载后因弹性回复，形成与管状铆钉之间的紧密结合，不存在明显的应力集中点，若操作中出现受力不平衡，连接时可以通过发生微小的滑移，降低法兰直接断裂的风险；而车削加工后，破坏了原始组织的纤维连续性，在法兰根部存在引应力集中点，连接时
若受力不平衡，易在此处发生断裂。与常规管状铆钉相比，该制造方法制备的铆钉机械强度高，不破坏原始材料组织，无明显应力集中部位。
[0030]使用时，当上板材和下板材的厚度不同时，法兰位置靠近板材较薄的一侧；当上板材和下板材的厚度相同且材质不同时，法兰位置靠近板材硬度较弱的一侧；可以控制管状铆钉的刺入深度，避免刺透较薄或者硬度较弱的板材。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的带法兰管状铆钉制造装置示意图；
[0032]图2为为带法兰管状铆钉制造完成图；
[0033]图3为本专利技术用于差厚板的带法兰管状铆钉连接过程图；图a为差厚板连接初始状态，图b为铆钉最终刺入状态，图c为差厚板连接完成状态；
[0034]图4为本专利技术用于异种板材的带法兰管状铆钉连接过程图：a为异种板材连接初始状态，b为异种板材连接完成状态；
[0035]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种带法兰管状铆钉的制造装置，其特征在于，包括上模(1)、下模(4)和螺柱(10)；上模(1)的底端结构为环形凸起(9)；上模(1)和下模(4)均为空心柱体；螺柱(10)活动连接在与下模(4)中；所述带法兰管状铆钉包括管状铆钉(3)和连接于管状铆钉(3)外圆面上的法兰(2)；加工时，管状铆钉(3)一部分位于上模(1)内，另一部分位于下模(4)内，在环形凸起(9)与下模(4)之间放置法兰(2)。2.根据权利要求1所述的一种带法兰管状铆钉的制造装置，其特征在于，法兰(2)外径为D，厚度为t2，D＝(1.5～2)d，0.5mm≤t2≤1.0mm，其中，d为管状铆钉(3)外径。3.根据权利要求1所述的一种带法兰管状铆钉的制造装置，其特征在于，法兰(2)下端面与管状铆钉(3)底部端面之间的尺寸为h2，管状铆钉(3)高度为h1，h2＝(0.2～0.7)h1；h1＝(0.8～1.2)(t
上板材
+t
下板材
)，t
上板材
为待连接的上板材(6)的厚度，t
下板材
为待连接的下板材(7)的厚度。4.根据权利要求1所述的一种带法兰管状铆钉的制造装置，其特征在于，法兰(2)厚度为t2，环形凸起(9)的高度为h0＝(1～3)t2。5.根据权利要求1所述的一种带法兰管状铆钉的制造装置，其特征在于，环形凸起(9)的厚度为l，0.5mm≤l≤3mm。6.根据权利要求1所述的一种带法兰管状铆钉的制造装置，其特征在于，管状铆钉(3)壁厚为t1，0.5mm≤t1≤2mm。7.根据权利要求1所述的一种带法兰管状铆钉的制造装置，其特征在于，管状铆钉(3)两端部预制有倒角，管状铆钉(3)端部倒角为θ，30
°
≤θ≤60
°...
【专利技术属性】
技术研发人员：王朋义，金加庚，左鹏，张昌松，赵雪妮，王育聪，万戈辉，韩宝健，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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