压接模具组的制作方法

相关申请案交叉参考

本申请案是2014年3月13日提出申请的序列号为14/209,311的美国的部分接续案，其又依据35u.s.c.§119(e)主张对2013年3月15日提出申请的第61/787,449号美国临时申请案的优先权，所述两个美国申请案的内容特此以全文引用的方式并入。

本发明一般来说涉及压接模具组。更特定来说，本发明涉及具有包含滚纹及字符的表面的压接模具组及其使用方法。更进一步特定来说，本发明涉及制备待压接的表面且将识别编号压印或凹印于其上的压接模具组。

背景技术：

使用可互换附件模具的压接工具在此项技术中为已知的。如所属领域的一般技术人员将了解，压接模具组出于各种目的而用于各个领域中。一个尤其适用的领域涉及那些使金属表面接地需要压接的环境。此类环境包含使用于太阳能场中的太阳能面板的构造中“i”型钢梁及钢支撑件接地。其它环境包含例如使下水道检修井中的钢道格栅或钢梯接地等情况。通常，这些环境涉及具有1/8英寸到7/8英寸厚度的金属衬底。将接地连接器与接地线一起压接到这些金属衬底。然后调适所述复合物以将来自衬底的接地故障能量及类似者通过连接器输送到线，且然后安全地输送到接地。

对于这些类型的环境，此项技术已经开发特殊化压接模具组及方法。举例来说，当将电连接器及接地线安装到金属衬底时，尤其必要的是所述材料即使在应力下仍要保持连接，否则将丧失接地故障保护。为此目的，保险商实验室已经颁布针对接地连接器的ul467标准，其规定最小“拉脱”值。如将了解，拉脱值是将接地部件从金属衬底拉脱所需的应力量(磅)。通过要求满足最小拉脱值，经ul批准的产品可有助于确保接地线及类似者在整个可在环境中遇到的应力范围内保持附接到金属衬底，借此维持对抗接地故障的保护。

此项技术一般来说认识到结构钢及其它平坦表面通常在纹理上是大体平滑的。平滑表面的问题在于难以将连接器简单地挤压到平滑表面上且期望其即使在最小应力下保持附着。为克服此附着问题，此项技术使用“滚纹”模具来调整金属衬底的表面。“滚纹”模具是包含将使衬底的表面在压力下变形以使表面纹理化的隆起特征场的一组模具。典型的是，滚纹(隆起特征)在形状上是棱锥的。滚纹使表面纹理化且因此能够在与其它材料压接在一起时形成更有意义且持久的连接。使用装载有右及左模具部件(模具组)的压接工具执行滚纹化。一旦装载，压接工具便经定位使得其夹爪接纳衬底的连接区且然后经操作以将金属衬底在力(高达12吨)下挤压于模具部件之间。模具部件又利用模具部件面的形貌的印压而使金属衬底表面位移及变形。模具具有不同大小及形状且每一配置具有其自身的“模具编号”。模具编号是模具组特定的，且是用于模具的普遍公认分类系统。

应注意的是，待压接到金属衬底的连接器已经通过ul测试满足拉脱值要求。在通过ul审批要求的测试中与连接器一起使用的模具组的模具索引编号发挥重要作用。为了遵守标准，在将连接器压接到衬底时必须在所述场中使用相同模具编号(以确保实现最小拉脱值)。

结合遵守ul标准，用于大多数电连接器的指示说明识别将在将连接器压接到金属衬底时使用的模具索引。在电检验员检验工作地点且需要一方式来通过采用正确模具索引而识别连接是否遵守ul标准时出现问题。目前，此项技术已发展到使用在模具部件的面中具有对模具索引编号的镜像压痕的第二模具组。在模具部件中设置模具编号凹部允许压接工具重新装载有第二模具组且第二次经启动以挤压金属(通常是铜)连接器，使得第二模具组部件使金属变形到其在压接期间被接纳于压痕中的程度，借此压印在压接之后在连接器主体上隆起且可明显分辨的模具编号。检验员然后可直观地看见模具索引编号且在其检验期间确认在将接地连接器及线压接到金属衬底时使用正确模具组以足以满足ul标准。

如将了解，用于接地操作的压接工具模具的现有技术水平使用两个单独模具组来执行压接操作。使用第一模具组以制备表面。第二模具组又将连接器压接到表面且将模具索引编号压印于其上。以下过程是耗时的：用第一模具组装载压接工具以调整衬底的表面且啮合衬底，然后从衬底移除所述工具，装载第二模具组，重新定位工具及连接器/线组合件，且然后将连接器/线组合件与衬底压接在一起(且使可见模具索引编号留在表面上)。

另外，如将了解，滚纹模具及单独模具索引模具的成本是昂贵的，这是因为安装者必须购买针对每一压接大小的两个压接模具组，因此增加成本及库存。不仅需要额外时间来执行在两个不同压接模具组之间切换的压接操作，且可能会意外地使用不恰当大小的第二模具组，因此造成不良压接。

上文突出常规压接模具组的一些问题。此外，上文突出在此项技术中对可被更快速地且高效地使用以满足本领域中对压接操作的要求的压接方法的长期感受到但尚未解决的需要。另外，上文突出发明者对在此项技术中对制备压接表面且将识别编号压印于其上的压接模具组的需要的认识。

技术实现要素：

本发明的各个实施例克服各种与现有技术压接模具组及方法相关联的上述及其它缺点，且还提供新的优点。

根据本发明的各个实施例的一个方面，提供一种减少库存的压接模具组。

根据本发明的各个实施例的另一方面，提供一种加快压接操作的压接模具组。

根据本发明的各个实施例的又一方面，提供单个压接模具组或一对模具，此两者均制备压接表面且将识别编号压印于其上。

本发明的各个实施例的这些方面及其它有利特征可通过提供本发明者将之称为“组合压接(combocrimp)”模具组的工具而实现。在一个优选实施例中，所述组合压接模具组包括适于装配于经标准定大小压接工具中且可与所述经标准定大小压接工具一起操作的一对协作模具部件。

根据第一优选实施例，所述模具部件包括具有包含滚纹的操作表面的第一模具部件及第二模具部件。在一些优选实施例中，所述模具部件以与现有技术模具部件相同的形状经配置且包括与现有技术模具部件相同的材料，不同之处在于局限于滚纹表面。根据本发明的此实施例的有利特征，所述滚纹安置成大体华夫格图案(类似于现有滚纹模具的图案)，其进一步包含在所述滚纹区中界定的编号、符号或图案的“字符”区。

优选地，编号、符号或图案的字符区包括适合于将所述编号、符号或图案凹印在压接于所述模具部件之间的衬底(例如，电连接器及接地线组合件)上的经适当塑形的滚纹峰(或其它脊部)的隆起区或脊部。在一个实施例中，所述隆起区的峰与所述滚纹的峰相连。本发明的有利特征在于所述隆起区可包含于一个或优选地两个模具部件上。在替代且目前优选的实施例中，代替隆起区或脊部，字符区可包括凹陷区或凹部，其类似于用以将模具索引编号压印于连接器上的现有技术压接模具的那些凹陷区或凹部。

根据第二优选实施例，模具部件包括第一模具部件及第二模具部件，其中至少所述第一模具部件包含包括滚纹的第一操作区及包括字符区的第二操作区。所述第一与第二操作区可为物理分离的区(例如单独隆起区)或为同一连续区的一部分。

根据本发明的一些实施例，所述第一及第二模具部件两者包含第一及第二操作区，其中所述第一操作区包括滚纹且所述第二操作区包括字符区。优选地，相应模具部件的所述第一及第二操作区是彼此的镜像。在目前优选实施例中，所述字符区包含界定模具索引编号或其它字母、符号等的凹部。或者，所述字符区可包括界定模具索引编号或其它字母、编号、符号等的滚纹或脊部。优选地，所述字符是以为所要字符的镜像的图案界定，因此所述字符将被压印或凹印于衬底的表面上且在最终产品中正确定向。

本文中描述及主张的本发明在给出以下授权描述及图式的情况下应对所属领域的一般技术人员变得更加明白。本发明的方面及特征据信是新颖性的，且本发明的其它元件特性以特殊性在所附权利要求中加以陈述。图式仅出于说明目的且不按比例绘制，除非另有指示。图式不打算限制本发明的范围。以下授权揭示内容是针对所属领域的一般技术人员，且假定理解并了解在一般技术人员的能力内的本发明的那些方面。

如本申请案中所使用，术语“前面”、“后面”、“上部”、“下部”、“向上”、“向下”及其它定向描述语打算促进对本发明的示范性实施例的描述，且不打算将本发明的示范性实施例的结构限制于任何特定位置或定向。

附图说明

本发明的实施例的各个方面及有利特征在于优选实施例的详细描述中且参考所附图式进行描述时将对所属领域的一般技术人员来说变得更加显而易见，附图中：

图1是利用“u”型模具的常规压接工具的侧立视平面图；

图2是与图1的u型压接工具一起使用以制备表面用于压接的第一模具组或滚纹模具组的透视图；

图3是与图1的压接工具一起使用以将连接器压接到经制备表面且将模具索引编号压印于其上的第二模具组的透视图；

图4是根据本发明的示范性实施例的u型组合压接模具组的第一模具的俯视平面图；

图5是图4的第一模具的侧立视图；

图6是根据本发明的示范性实施例的u型组合压接模具组的第二模具的俯视平面图；

图7是图6的第二模具的侧立视图。

图8是包括“k”型模具组的组合压接模具的第二实施例的k型模具部件的实施例的前视图，所述“k”型模具组具有包括滚纹的第一操作区及具有字符区的第二操作区；

图9是图8的模具部件的侧视图；

图10是图8的模具部件的前透视图；及

图11是图8的模具部件的后透视图。

在所有图式中，相似参考编号将理解为指代相似部件、组件及结构。

具体实施方式

虽然将结合适合于使用手动操作的液压压接工具将铜电连接器及线压接到钢衬底的操作的实施例描述本发明，但所属领域的一般技术人员在领略本发明说明书后将容易地了解本发明可经修改且适用于在任何适合环境中的任何适合压接操作或类似者。举例来说，如从下文的示范性实施例清楚，本文中所描述的本发明的各个有利方面可并入到任何适合模具配置(包含但不限于图中所展示的u型及k型模具组)中。本发明不应被视为限于模具的特定型式或类型。

转向图，针对描述本发明的优选实施例的上下文，在图1到3中描绘在安装电连接器时共同使用的压接工具及压接模具。如在图1中所展示，常规压接工具10包含框架12、工作头14、泵16、发动机18、电池20、流体贮存器22及控制器24。所述工具还可包含额外或替代组件。框架12形成活塞液压驱动导管系统。工作头14包括框架区段28及活塞30。框架区段28固定地连接到框架12的前端，但可能为可旋转的。活塞30可移动地连接到区段28。区段28及活塞30适于在导体接收区32处可移除地接收导体滚纹及压接模具。

活塞30如由箭头34所指示轴向地前后移动。活塞液压驱动导管系统连接于泵16与活塞30的后端之间。由泵16抵靠活塞30的后端泵送的液压流体致使活塞30向前移动。在释放液压流体压力时，弹簧(未展示)将活塞30返回到其后方原始位置。活塞30在其后部位置与其前部位置之间移动距离31。

框架12形成把手36。电池20可移除地连接到把手36的底部。把手36包含两个用户可致动控制触发器38及39，其可操作地耦合到控制器24。

发动机18耦合到控制器24及电池20。发动机18由控制器24控制。发动机18的输出轴通过齿轮减速器或齿轮箱而连接到泵16。

当将电线压接连接器压接到表面时，需要两步式过程。首先，将表面41(例如钢或坚固表面区)安置于第一模具组42与43之间(被称为“滚纹模具”)，如在图2中所展示。第一模具组42及43具有滚纹以制备表面41以用于后续压接连接。

如在图3中所展示，移除第一模具组42及43且用第二模具组44及45或“压接模具”替换。经制备表面41安置于压接连接器46中，使得经制备表面41的两个表面啮合压接连接器46的表面。电线47安置于压接连接器46中的开口48中。使用第二模具组44及45将表面41、压接连接器46及电线47压接在一起。第二模具组44及45包含呈用于模具组的模具索引编号形式的凹部。所述凹部用以将模具索引编号压印于压接连接器46上以确保在操作中使用ul要求的恰当工具作业。

如从上文清晰得出，本领域中压接接地连接器及类似物的可接受方法是多步式过程。特定来说，在中间操作中改变模具组以最终将模具索引编号压印于连接器上的需要是尤其耗时的，且容易导致意外地使用不恰当大小的第二模具组的差错，因此造成不良的非顺应压接。

本发明者认识到在此项技术中需要用于压接的经改善的过程。使用单个模具组进行压接操作的压接模具组(称为“组合压接”模具组)可以多种方式配置。根据图4到7中所展示的本发明的第一示范性实施例，压接模具组包含其中界定有滚纹及字符区的单个操作区。根据图8到11中所展示的本发明的第二示范性实施例，压接模具组包含单独滚纹及字符区。尽管将参考图4到7及图8到11中所展示的示范性实施例描述本发明，但应理解，本发明可在替代实施例中体现。举例来说，可使用用于模具的任何适合大小及形状。所属领域的一般技术人员在领略本发明说明书后可修改模具部件的配置以使其适合其期望目的。此外，虽然图4到7描绘u型模具且图8-11描绘k型模具，但操作表面、滚纹、脊部、平坦区及/或凹部的各种配置不应被视为限于所展示的配置及位置。u型或其它模具型式可利用单独操作表面，且k型或其它型式模具可利用单一集成操作表面。以下描述应理解为可修改成任何适合配置且不限于u型、k型或任何其它型式模具组的任何特定配置。

转向图4到7的第一实施例，组合压接模具组包括适于在图1中描绘的常规u型压接工具10的相对位置42及44处可移除地安装到框架区段28及活塞30的第一u型模具部件51及第二u型模具部件52。两个位置42及44形成压接工具10的模具安装区以用于将模具51及52可移除地安装到压接工具。模具51及52可安装到任何适合类型的工具，例如(但不限于)非电池操作式工具或非液压工具。第一模具51及第二模具52各自优选地整体形成为单件且如同现有技术模具部件一样由钢制成。然而，可使用任何适合材料或制作方法，且此类变体完全在所属领域的一般技术人员的能力内。

组合压接模具组的第一模具51在图4及5中展示且具有基本上半圆柱形形状。第一模具51的圆形表面53接收于图1的压接工具10的位置42处。第一模具51的平面表面54具有隆起平台55，其向内与第一模具51的边缘56到59间隔。

隆起平台55包含多个滚纹60及参考字符区61。滚纹60优选地为基本上棱锥形状，尽管可使用任何适合形状。如在图4中所展示，参考字符61为“1105”。参考字符优选地对应于用于压接连接器的所建议模具索引编号。

如所描绘，参考字符区61包括参考字符“1105”图案中的隆起脊部。对于此配置，隆起脊部用以调整表面以及冲压具有字符的表面。在替代实施例中，字符区61可包括由滚纹(或其缺失)界定的凹部。举例来说，滚纹可围绕所述区，借此界定字符。或者，隆起平台55可包含用于将字符压印于衬底上的界定字符的经蚀刻区。

压接模具组的第二模具52在图6及7中展示且具有基本上半圆柱形形状。第二模具52的圆形表面62接收于图1的压接工具10的位置44处。第二模具52的平面表面63具有隆起平台64，其向内与第二模具52的边缘65到68间隔。

类似于第一模具部件，第二模具部件的隆起平台64优选地包含多个滚纹69及参考字符区70。滚纹69优选地为基本上棱锥形状，尽管可使用任何适合形状。如在图6中所展示，参考字符70为“1105”。如所描绘，参考字符区包括参考字符图案中的隆起脊部。对于此配置，隆起脊部用以调整表面以及冲压具有字符的表面。在替代实施例中，字符区70可包括由滚纹(或其缺失)界定的凹部。举例来说，滚纹可围绕所述区，借此界定字符。或者，隆起平台64可包含用于将字符压印于衬底上的界定字符的经蚀刻区。参考字符优选地对应于用于压接连接器的所建议模具索引编号且对应于第一模具51的参考字符。

一对支柱71在第二边缘66的相对端处从第二模具52的平面表面63向上延伸。支柱71由表面41的边缘73啮合以促进表面41的恰当对准，如在图2中所展示。如在图2及3中所展示，表面41是基本上l型托架83的一个支腿。

为将连接器46压接到托架83的表面41，以任何适合方式将第一模具51及第二模具52连接到压接工具10。然后将表面41安置于第一模具51与第二模具52之间，并操作压接工具10(如在图2中所展示)以用于表面制备步骤。滚纹61及69使表面41的相对表面上的材料位移以制备表面以用于压接步骤。第一模具51及第二模具52的参考字符62及70进一步使表面41上的材料位移。

然后将经制备表面41安置于压接连接器46中，电线47松弛地连接到压接连接器46(如在图3中所展示)以用于压接步骤。第一模具组51及第二模具组52保持于工具10中以用于压接程序。表面41的经滚纹区促使压接连接器46压接到所述经滚纹区。操作压接工具10压接并固定连接器46与电线47且压接并固定连接器46与基本上l型托架83的表面41。第一模具51及第二模具52的整个隆起平台55及64在压接步骤期间充当压接表面。第一模具51及第二模具52的参考字符62及70将参考字符压印到压接连接器46的表面上。优选地，参考字符62及70对应于压接连接器46上显示的所建议模具索引编号。因此，在检验期间，可通过将压接到连接器上的经压印字符与在其上显示的所建议模具索引编号进行比较而快速且容易地确定是否使用适当模具组。

转向图8到11中所描绘的第二实施例，此实施例的组合压接模具组包括k型模具组。如将了解，所述模具组的模具510的主体511为大体块状且包含矩形顶部部分512及半圆形底部区段513。安装销514从主体511的后部延伸，适于接收并锁定到于k型压接工具(未展示)中的适当位置中。一旦定位于压接工具的夹爪中，模具便执行与其它模具的功能相同的功能。

图8到11的k型模具组包括至少第一(及/或第二)模具部件510，其在操作上大部分类似于图4到7的实施例的u型模具部件，字符区520与滚纹区530分离除外。两个区520、530可含于单个隆起操作表面540上，或物理上在单独隆起操作表面中分离。允许滚纹531调整衬底的表面同时还允许将字符521压印或凹印到衬底上的任何配置应理解为本发明的一部分。

如图8及9中最佳展示，滚纹区530及字符区520约束于隆起操作表面540的单独上部区541及下部区542。根据目前优选实施例，滚纹区530界定操作表面540的上部区541且含有由标准棱锥滚纹531构成的华夫格图案。隆起操作表面540的下部区542界定字符区520。在所描绘实施例中，字符区520包含界定字符521的凹入区。如所展示，字符521是模具索引编号“1107”的镜像。如现在将容易地了解，在压接操作期间，模具编号1107将被压印到衬底的表面上。

虽然所描绘实施例展示具有由凹部界定的字符521的目前优选模具部件510，但使用隆起脊部或滚纹的替代配置可用于将模具编号凹印到衬底的表面上。

类似于以上实施例，其它模具型式、形状及形式可用于执行本发明的各种有利特征。

根据上文所论述的本发明的示范性实施例及所有其它适合实施例，相同模具组可用以制备表面以用于压接以及用于将连接器压接到经制备表面。所需压接模具组的库存减少，且可执行压接操作的容易性及速度增加。

虽然已经选择有利实施例来图解说明本发明，但所属领域的技术人员将理解可在不背离本发明的范围的情况下在其中做出各种改变及修改。上文实施例是出于说明性目的且不打算限制本发明的范围或将本文中描述的特征的更改限制到特定工具。所属领域的技术人员还将了解可在不背离本发明的范围及精神的情况下配置上述优选实施例的各种更改及修改。因此，应理解，可在所附权利要求书的范围内以不同于所具体描述内容的方式来实践本发明。