【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属板材连接，具体涉及一种嵌入式冷压变形板材连接方法及装置。
技术介绍
1、随着制造业的发展，轻量化板材成形技术在航空航天及汽车制造方面得到了快速的发展与应用。相较于传统制造业的连接工艺，胶粘连接能够提供充足的连接强度与均匀的力的传递，但强度受限于使用场景并且其连接过程易受温度与湿度的影响；螺栓连接可提供较高的连接强度和可调节性及抗剪切性能，但其加固需进行板件表面的孔加工易损坏板材的完整性并造成应力集中，同时增加了辅助件造成了整体重量增加；焊接连接方便易加工，可提供所需的连接强度与刚性，但局部的温度变化易导致热变形与热应力的产生从而降低整体强度；拼插连接可提供较大的连接面积，但受限于拼插接口的加工精度与材料的特性，不适用于柔性或薄弱的轻质板材。
2、专利号为cn 103191994 a的“一种金属板材变形连接成形方法”，公开了三种通过对板材预制搭接部分施加压力使其产生塑形变形而实现机械连接的方法，具有“连接部位的厚向承载能力与抗剪切能力提高，设备简单易进行加工生产”的优点。但也存在抗拉脱强度不足，板材连接后两板材不能保持同一平面，且连接部分塑性流变可控性不强的问题。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种嵌入式冷压变形板材连接方法及装置，增强了板材连接的抗拉脱强度与压力施加时塑形变形区域的可控性，保持了原有板材轧制时的内部流线并加强了连接接头的强度以提供更理想的连接效果。装置的整体结构简单，可有效降低制造成本，满足轻量化设计需求，生产高效
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术公开了一种嵌入式冷压变形板材连接方法，包括：
4、s1：在待连接的第一板材和第二板材的连接端分别加工外侧开放的通槽，并在通槽内侧底部加工楔角；
5、s2：分别对第一板材和第二板材进行支撑和压紧，对连接端进行弯曲加工，形成搭接弯头；
6、s3：分别对第一板材和第二板材的两侧进行约束固定，对所述搭接弯头进行整形和镦粗；
7、s4：将第一板材的搭接弯头与第二板材的搭接弯头相互嵌入，并对搭接弯头的两侧进行约束固定，对连接端进行挤压，产生的塑性流动相互填充所述楔角，使第一板材与第二板材形成机械互锁结构。
8、优选地，第一板材和第二板材的厚度为6～100mm。
9、优选地，第一板材和第二板材的材质为铝合金、碳钢或不锈钢。
10、优选地，所述楔角的水平方向直角边≥2mm，斜边与竖直方向直角边的夹角为20°～50°。
11、优选地，所述楔角斜边与水平方向直角边之间为圆角。
12、进一步优选地，第一板材和第二板材在竖直方向上的加工余量h：
13、
14、其中，a为楔角的水平方向直角边的长度；θ为楔角斜边与竖直方向直角边的夹角的度数；m为考虑所述圆角面积的修正系数，取0.91～0.98。
15、本专利技术公开了一种实现上述嵌入式冷压变形板材连接方法的装置，包括弯曲凸模、第一活动压块、弯曲板台、整形凸模、第二活动压块、第三活动压块、整形板台、连接冲头、连接板台、第一侧压块和第二侧压块；
16、第一活动压块用于对第一板材或第二板材进行压紧，弯曲板台用于对第一板材或第二板材进行支撑，弯曲凸模用于对第一板材或第二板材的连接端进行弯曲加工，形成搭接弯头；
17、第二活动压块和第三活动压块用于对第一板材或第二板材的两侧进行约束固定，整形凸模用于对所述搭接弯头进行整形和镦粗，整形板台用于对第一板材或第二板材进行支撑；
18、第一侧压块和第二侧压块用于对搭接弯头的两侧进行约束固定，连接冲头用于对连接端进行挤压，连接板台用于对第一板材和第二板材进行支撑。
19、优选地，连接冲头的工作面为矩形，连接冲头的长度与所述通槽的长度相等，宽度为搭接弯头厚度的4～4.5倍。
20、优选地，第一侧压块和第二侧压块的高度为第一板材和第二板材厚度的1.2～1.5倍。
21、优选地，弯曲凸模的边缘为圆角；整形凸模经热处理，硬度为hrc58～62。
22、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
23、本专利技术公开的嵌入式冷压变形板材连接方法，先在待连接的板材上加工出通槽后，再弯曲形成搭接弯头；相比于传统工艺的直接铣出搭接结构，本专利技术不会破坏板材轧制时内部的流线分布，从而进一步保持了板材原有的强度与韧性。然后对搭接弯头进行整形和镦粗，进一步提升变形部分的精度与强度。最后将搭接弯头相互嵌入，通过挤压使板材产生的塑性流动相互填充楔角，形成机械互锁结构，实现两板材的可靠连接。该方法实施简便，对设备的要求不高，具体工作区域可依据板材的具体形状要求做出自由适应性改变。连接部分抗拉脱强度充足，板材连接后两板材能保持同一平面，且连接部分塑性流变可控性强。整体加工过程高效，环保，冷压塑性变形成本低，效果佳，强度满足要求。
24、进一步地，第一板材和第二板材的厚度为6～100mm，能够保持足够的加工范围进行塑性变形空间的加工，且在两板材连接时受力产生更符合预期的塑性变形，实现可靠的嵌入式机械互锁连接，且充分利用模具的高效加工效率，不产生过多的损耗，应用范围广，受力面积大，结合后可再次加工性强且易于加工。
25、进一步地，第一板材和第二板材的材质为铝合金、碳钢或不锈钢，加工性能好，强度高，应用范围广，可进行后续表面加强处理。
26、进一步地，楔角尺寸和加工余量的限定，能够使连接处受压形变部分的流动完整填充进楔角空间内，从而实现两板件连接处的高强度机械互锁。
27、本专利技术公开的实现上述嵌入式冷压变形板材连接方法的装置，各组件结构简单，加工制造容易，可依据加工板材尺寸进行板件与各活动压块与侧挡块位置固定点的适应性调节，适合不同尺寸板件的适应性连接与统一规格标准板件大批量连接加工。
28、进一步地，连接冲头的工作面为矩形，连接冲头的长度与通槽的长度相等，宽度为搭接弯头厚度的4～4.5倍，能够保证工作区域对板材连接部分的完全覆盖与施力均匀。
29、进一步地，第一侧压块和第二侧压块的高度为第一板材和第二板材厚度的1.2～1.5倍，能够对板材侧边实现固定约束，提供一定的侧向压紧力，同时配合冲头的压力施加，进一步的填充板材间隙，产生一定的预紧力，以实现更高强度的连接。
30、进一步地，弯曲凸模的边缘为圆角，能够减少在加工过程中加载时的应力集中并减少对模具的磨损。整形凸模经热处理，能够强化其直角边缘强度与硬度，保证整形精度。
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1.一种嵌入式冷压变形板材连接方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的嵌入式冷压变形板材连接方法，其特征在于，第一板材(3)和第二板材(10)的厚度为6～100mm。
3.根据权利要求1所述的嵌入式冷压变形板材连接方法，其特征在于，第一板材(3)和第二板材(10)的材质为铝合金、碳钢或不锈钢。
4.根据权利要求1所述的嵌入式冷压变形板材连接方法，其特征在于，所述楔角的水平方向直角边≥2mm，斜边与竖直方向直角边的夹角为20°～50°。
5.根据权利要求1所述的嵌入式冷压变形板材连接方法，其特征在于，所述楔角斜边与水平方向直角边之间为圆角。
6.根据权利要求5所述的嵌入式冷压变形板材连接方法，其特征在于，第一板材(3)和第二板材(10)在竖直方向上的加工余量h：
7.一种实现权利要求1～6任意一项所述嵌入式冷压变形板材连接方法的装置，其特征在于，包括弯曲凸模(1)、第一活动压块(2)、弯曲板台(4)、整形凸模(5)、第二活动压块(6)、第三活动压块(7)、整形板台(8)、连接冲头(9)、连接板台(11
8.根据权利要求7所述的嵌入式冷压变形板材连接装置，其特征在于，连接冲头(9)的工作面为矩形，连接冲头(9)的长度与所述通槽的长度相等，宽度为搭接弯头厚度的4～4.5倍。
9.根据权利要求7所述的嵌入式冷压变形板材连接装置，其特征在于，第一侧压块(12)和第二侧压块(13)的高度为第一板材(3)和第二板材(10)厚度的1.2～1.5倍。
10.根据权利要求7所述的嵌入式冷压变形板材连接装置，其特征在于，弯曲凸模(1)的边缘为圆角；整形凸模(5)经热处理，硬度为HRC58～62。
...【技术特征摘要】
1.一种嵌入式冷压变形板材连接方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的嵌入式冷压变形板材连接方法，其特征在于，第一板材(3)和第二板材(10)的厚度为6～100mm。
3.根据权利要求1所述的嵌入式冷压变形板材连接方法，其特征在于，第一板材(3)和第二板材(10)的材质为铝合金、碳钢或不锈钢。
4.根据权利要求1所述的嵌入式冷压变形板材连接方法，其特征在于，所述楔角的水平方向直角边≥2mm，斜边与竖直方向直角边的夹角为20°～50°。
5.根据权利要求1所述的嵌入式冷压变形板材连接方法，其特征在于，所述楔角斜边与水平方向直角边之间为圆角。
6.根据权利要求5所述的嵌入式冷压变形板材连接方法，其特征在于，第一板材(3)和第二板材(10)在竖直方向上的加工余量h：
7.一种实现权利要求1～6任...
【专利技术属性】
技术研发人员：王朋义，金一淳，左鹏，王育聪，赵雪妮，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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