一种无铆钉铆接柔性化模具集成装置的制作方法

本发明涉及一种金属板材间连接装置，具体涉及一种无铆钉铆接柔性化模具集成，属于铆接装置领域。

背景技术：

随着汽车行业的快速发展，一些新的连接技术逐步地被应用到零部件的加工制造当中。传统点焊、凸焊的连接可靠性、动态疲劳性等性能较差，铆接连接性能较好，但常规铆接的自动化程度较低，应用具有一定的局限性。无铆钉铆接方法的原理是利用冲头冲击被铆接板料，由于存在约束下模，板料被变形成为自锁结构。与传统的带钉铆接相比，无铆钉铆接技术不存在打孔、送钉步骤，具有简单、高效、成本较低等优势。同时，通过该方法实现的连接产品质量较好，目前已广泛应用到工业产品当中。

现有无铆钉连接工艺配备的工装大都为单下模固定模式，如申请专利CN203330279U，即对不同形式的产品，工人需更换相应的下模，劳动强度较高，且步骤繁琐，生产效率较低。少数有设置多个不同下模的装置，如申请专利CN204234597U，但下模被固定在模座上，仅仅可以实现多点同时加工，装置的整体灵活性差，集成化程度低，使用范围窄。

技术实现要素：

为了进一步推广无铆钉铆接技术，针对现有状况，本发明提供一种无铆钉铆接柔性化模具集成装置，能有效的实现金属板材之间的连接，克服现有的模具灵活性差、集成化程度低、功能性差等缺点。

一种无铆钉铆接柔性化模具集成装置，其特征在于，所述装置包括滑动模块和基座模块，所述滑动模块安装于所述基座模块之中，

所述滑动模块分为上、下两个部分，由孔槽上板、下模孔槽、螺纹通孔、圆柱体下模、限位装置组成，

所述滑动模块的上部分为所述的孔槽上板和所述的圆柱体下模，所述孔槽上板上等间距地分布有多个预设加工的阶梯状通孔，所述圆柱体下模为多个，分别嵌入所述通孔中，

所述滑动模块的下部分为所述的下模孔槽、所述的螺纹通孔、所述的限位装置，

所述下模孔槽与所述孔槽上板相连并位于其下方，所述下模孔槽上等间距地分布有与所述孔槽上板上的通孔相同数量的阶梯通孔，所述阶梯通孔的直径和位置分布与所述孔槽上板上的通孔一致，相对应的各通孔同心设置，

所述螺纹通孔设置于所述下模孔槽上通孔的下方，所述螺纹通孔的中心线与所述下模孔槽上通孔的中心线位于同一平面并且相互垂直，

所述限位装置嵌于所述下模孔槽上的通孔之中，所述限位装置的最大直径与所述圆柱体下模的最大直径相同，并且两者之间同心贴合，

所述基座模块由螺杆、承件板、滑槽块、板料快速夹紧定位装置组成，

所述螺杆位于所述滑槽块中间并穿过所述螺纹通孔，实现所述滑动模块和所述基座模块的连接，所述承件板位于基座模块上部，所述承件板上安装所述板料快速夹紧定位装置，所述板料快速夹紧定位装置用于对板料进行定位夹紧，所述滑槽块位于所述基座模块中部，所述滑动模块的下表面紧贴所述滑槽块，所述承件板的上表面和所述滑动模块的上表面平齐，所述滑动模块由所述螺杆控制其沿着螺杆的轴线方向前后移动，以实现不同所述圆柱体下模的切换。

更进一步地，所述模具集成装置还设置了滑动模块定位装置，所述定位装置包括定位孔、定位杆螺母、定位弹簧、定位杆，所述定位孔在所述滑动模块的侧面，与所述圆柱体下模数量一致且位置与所述圆柱体下模中心线对应，所述定位杆一端具有锥形头，另一端为转动端，转动端具有半圆形挡板，所述定位杆穿过所述承件板其锥形头可嵌入所述定位孔中，所述定位弹簧在所述定位孔与所述承件板之间套装在所述定位杆上，利用所述定位杆螺母所述定位弹簧始终保持压缩状态，所述承件板相应位置处具有凹槽和半圆柱凸台，所述定位弹簧可被压缩进凹槽内，所述定位杆上的半圆形挡板可与所述承件板的半圆柱凸台相接触。

更进一步地，在所述滑动模块上部设有标准的无铆连接的上模，所述上模上设置有橡胶压边圈，所述橡胶压边圈的外径大于所述孔槽上板上的通孔的直径，和所述上模的最大直径相等，所有的所述的圆柱体下模都与同一个所述上模相匹配。

更进一步地，所述孔槽上板上的通孔由大小不同的两个圆柱体呈阶梯状组成，所述通孔可以为3～7个，所述通孔数目和间距根据实际的连接需要进行设置，所述通孔的直径大小根据所述圆柱体下模的直径进行设置再预设加工。

更进一步地，所述限位装置为退料弹簧和限位钉，所述退料弹簧和所述限位钉嵌于所述下模孔槽上的通孔之中，所述退料弹簧套装在所述限位钉上，所述退料弹簧的刚度较大，所述限位钉的最大直径与所述圆柱体下模的最大直径相同，并且两者之间同心贴合，所述限位钉的横截面与所述下模孔槽上的通孔的横截面均呈T型，

更进一步地，所述限位装置为长的限位钉，所述限位钉嵌于所述下模孔槽上的通孔之中，所述限位钉的下底面直达所述通孔底部，所述限位钉的最大直径与所述圆柱体下模的最大直径相同，并且两者之间同心贴合，所述限位钉的横截面与所述下模孔槽上的通孔的横截面均呈T型。

更进一步地，所述板料快速夹紧定位装置由推式夹紧器和弹簧夹紧器组成，所述承件板为两个，所述两个承件板在基座模块上部位于所述滑动模块两侧，所述两个承件板分别安装所述推式夹紧器和所述弹簧夹紧器。

更进一步地，所述推式夹紧器由推式夹紧器连接片、推式夹紧器摇臂、推式夹紧器推杆和推式夹紧器底座组成，所述推式夹紧器底座固定在所述承件板上，且所述推式夹紧器底座上设有通孔，所述推式夹紧器摇臂与所述推式夹紧器底座的端部连接，且所述推式夹紧器摇臂能够围绕端部连接处转动，所述推式夹紧器摇臂的端部通过所述推式夹紧器连接片还与所述推式夹紧器推杆相连，所述推式夹紧器推杆穿过所述推式夹紧器底座上的通孔安装于所述推式夹紧器底座上，转动所述推式夹紧器摇臂能够带动所述推式夹紧器推杆在所述推式夹紧器底座上往复运动，在所述推式夹紧器推杆下方的所述承件板上设有第一刻度尺，所述推式夹紧器推杆靠近板料的端部设有推板，所述推板上设有第二刻度尺。

更进一步地，所述弹簧夹紧器由弹簧夹紧器推杆、弹簧夹紧器基盒和弹簧夹紧器夹紧弹簧组成，所述弹簧夹紧器夹紧弹簧套装在所述弹簧夹紧器推杆的一端，并置于所述弹簧夹紧器基盒内，所述弹簧夹紧器基盒固定在所述承件板上，

在所述弹簧夹紧器推杆的另一端设有推板，所述推板上设有第二刻度尺。

更进一步地，所述基座模块还包括端部盖板和螺杆螺母，所述滑槽块一端具有通孔，所述螺杆的一端穿过所述滑槽块的通孔，另一端用所述螺杆螺母固定在所述端部盖板上，所述螺杆螺母的内侧面不与所述端部盖板的外侧面紧贴，所述端部盖板固定在所述滑槽块上。

本发明的有益效果为：

1.本发明所述的无铆钉铆接柔性化模具集成可同时装配多个不同的下模，既可满足单点连接，又可以满足多点连接，结构简单，便于加工；

2.本发明可根据不同的加工需求切换不同的下模以实现在同一上模冲头作用下形成不同形貌的连接，一旦装配完毕，无需拆卸换装，只需调节螺杆就可改变下模位置实现切换，装置的灵活性强，操作简单；

3.本发明具有可靠的定位装置，满足不同下模切换时上模和下模的正确配合，保证板件的连接质量，且定位方式简单、效率高、可靠性强。

4.本发明具有可靠的板料快速夹紧定位装置，可实现对加工板材的快速夹紧定位，保证连接点位置的准确性，操作简单、可靠性强。

5.本发明采用模块化设计，各模块由零部件组装，易于部件的替换和修理，通用性强，柔性大。

附图说明

图1为本发明专利整体的结构示意图；

图2为图1中A部分结构示意图；

图3为图1中B部分结构示意图；

图4为本发明专利的滑动模块的结构示意图；

图5为图4中C部分结构示意图；

图6为本发明专利无需退料时限位钉8的装配示意图；

图7为本发明专利的整体的侧视图；

图8为图7中D部分结构示意图；

图9为图7中E部分结构示意图；

图10为本发明专利的整体的轴测图；

图11为本发明专利的滑动模块定位装置工作示意图一；

图12为本发明专利的滑动模块定位装置工作示意图二；

图13为本发明专利的切换下模时滑动模块运动示意图；

图14为本发明专利的第一刻度尺28结构示意图；

图15为本发明专利的板料夹紧定位装置的初始状态示意图；

图16为本发明专利的板料夹紧定位装置的工作状态示意图。

附图标记：1、孔槽上板，2、下模孔槽，3、定位孔，4、螺纹通孔，5、螺钉，6、圆柱体下模，7、退料弹簧，8、限位钉，9、螺杆，10、端部盖板，11、螺杆螺母，12、承件板，13、底座，14、滑槽块，15、定位杆螺母，16、定位弹簧，17、定位杆，18、圆柱体上模，19、板料，20、推式夹紧器连接片，21、推式夹紧器摇臂，22、推式夹紧器推杆，23、推式夹紧器底座，24、弹簧夹紧器推杆，25、弹簧夹紧器基盒，26、弹簧夹紧器夹紧弹簧，27、橡胶压边圈，28、第一刻度尺，29、第二刻度尺。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明涉及一种无铆钉铆接柔性化模具集成，该模具集成包括滑动模块和基座模块，滑动模块安装于基座模块之中。

如图1所示，滑动模块分为上、下两个部分，由孔槽上板1、下模孔槽2、定位孔3(见图4)、螺纹通孔4、圆柱体下模6、退料弹簧7和限位钉8组成，上、下部分通过两个螺钉5将其连为一体。

滑动模块的上部分为孔槽上板1、定位孔3和多个圆柱体下模6，孔槽上板1上等间距地分布有多个预设加工的阶梯状通孔，通孔数目和间距根据实际的连接需要进行设置，在本实施例中采用的通孔数为5个，实际加工中通孔可为3～7个，通孔的直径大小根据圆柱体下模6的直径进行设置再预设加工。滑动模块上部设有标准的无铆连接的上模18，圆柱体下模6与上模18相匹配，由两个直径大小不同的圆柱体组成，由上而下呈阶梯型。圆柱体下模6嵌入孔槽上板1上的通孔中，每个圆柱体下模6的横截面以及与之配合的通孔的横截面均为倒T型；

待加工的板料19置于上模18与滑动模块之间，在上模18上设置有橡胶压边圈27(见图2)，其外径大于孔槽上板1上的圆柱体通孔的直径，和上模18圆柱体的最大直径相等，使得加工时板料19被压实，从而保证连接的精度。所有的圆柱体下模6都与同一个上模18相匹配，从而可以满足在同一上模18加工时，只需切换圆柱体下模6，就可得到不同形貌的连接点。

定位孔3布置在滑动模块上部分的侧面，与圆柱体下模6数量一致且位置与圆柱体下模6中心线相对应。

滑动模块的下部分为下模孔槽2、螺纹通孔4、退料弹簧7和限位钉8，下模孔槽2与孔槽上板1相连并位于其下方，下模孔槽2上等间距地分布有与孔槽上板1上的通孔相同数量的阶梯通孔，其直径和位置分布与孔槽上板1上的通孔一致，且相对应的各通孔为同心的约束关系。螺纹通孔4设置于下模孔槽2上通孔的下方，其中心线与下模孔槽2上通孔的中心线位于同一平面且相互垂直。如图5所示，退料弹簧7和限位钉8嵌于下模孔槽2上的通孔之中，退料弹簧7采用刚度较大的弹簧，套装在限位钉8上，限位钉8的横截面与下模孔槽2上的通孔的横截面均呈T型，且限位钉8的最大直径与圆柱体下模6的最大直径相同，两者之间同心贴合。

当模具处于加工状态时，上模18将板料19压入圆柱体下模6完成连接的同时，退料弹簧7也随之向下运动一小段距离至通孔底部，运动的距离与所需成型的连接点处的形貌相关。当上模18退出下模孔的时候，退料弹簧7恢复原长的同时将所加工的板料19顶出，从而可使加工人员方便的将加工完毕的板料19移出。特别地，如图6所示，在连接点下方为平底或其他无需退料的情况下，则省略退料弹簧7，更换为长的限位钉8。此时，插入通孔的长的限位钉8的下底面直达通孔底部，即加工时圆柱体下模6无向下的运动。

如图1和图7所示，基座模块由螺杆9、端部盖板10、螺杆螺母11、两个承件板12、底座13、滑槽块14、定位机构、推式夹紧器和弹簧夹紧器组成。

基座模块由上到下分为三个部分，如图7和图10所示，最上面是两块位于滑动模块两侧的承件板12，其上分别安装有推式夹紧器、弹簧夹紧器。其中，推式夹紧器由推式夹紧器连接片20、推式夹紧器摇臂21、推式夹紧器推杆22和推式夹紧器底座23组成，推式夹紧器底座23固定在承件板12上，且推式夹紧器底座23上设有通孔，推式夹紧器摇臂21与推式夹紧器底座23的端部连接，且推式夹紧器摇臂21能够围绕端部连接处转动，推式夹紧器摇臂21的端部通过推式夹紧器连接片20还与推式夹紧器推杆22相连，推式夹紧器推杆22穿过推式夹紧器底座23上的通孔安装于推式夹紧器底座23上，转动推式夹紧器摇臂21能够带动推式夹紧器推杆22在推式夹紧器底座23上往复运动，在推式夹紧器推杆22下方的承件板12上设有第一刻度尺28(见图14)；弹簧夹紧器由弹簧夹紧器推杆24、弹簧夹紧器基盒25和弹簧夹紧器夹紧弹簧26组成(见图9)，弹簧夹紧器夹紧弹簧26套装在弹簧夹紧器推杆24的一端，并置于弹簧夹紧器基盒25内，弹簧夹紧器基盒25固定在承件板12上，弹簧夹紧器推杆24和弹簧夹紧器夹紧弹簧26的组合体可为多个。在推式夹紧器推杆22和弹簧夹紧器推杆24的靠近板料19的端部设有推板，推板上均设有用于板料19定位的第二刻度尺29(见图3)，分别位于板料19两侧，第一刻度尺28置于推式夹紧器所在的承件板12的中间位置，第二刻度尺29和承件板12上的第一刻度尺28垂直设置，共同用于板料19的定位。中间部分是由滑槽块14和位于滑槽块14中间的螺杆9组成。如图1所示，其中，螺杆9的一端穿过滑槽块14一端的通孔，另一端用螺杆螺母11固定在端部盖板10上，螺杆螺母11的内侧面不与端部盖板10的外侧面紧贴，以保证螺杆9的转动，端部盖板10通过两个螺钉5固定在滑槽块14上。最下面是底座13，同时也是整个模具集成的最下端的部件。三个部分分别通过多个螺钉5自上而下按序连接。

基座模块上的螺杆9穿过滑动模块上的螺纹通孔4从而实现两个模块的连接，滑动模块由基座模块上的螺杆9控制其沿着螺杆的轴线方向前后移动，以实现不同圆柱体下模6的切换。装配后，滑动模块的下表面紧贴滑槽块14，承件板12的上表面和滑动模块的上表面平齐。

该模具集成为实现每一次转换时圆柱体下模6与相对应上模18的准确贴合，并保证滑动模块在连接工作时不发生移动，该模具集成设置了滑动模块定位装置，如图4、图7和图8所示，由位于滑动模块上的定位孔3以及安装在承件板12上的定位杆螺母15、定位弹簧16、定位杆17组成，定位杆17一端具有锥形头，另一端为转动端，转动端具有半圆形挡板，定位杆17穿过承件板12其锥形头可嵌入定位孔3中，定位弹簧16在定位孔3与承件板12之间套装在定位杆17上，利用定位杆螺母15定位弹簧16始终保持压缩状态，承件板12相应位置处具有凹槽和半圆柱凸台，定位弹簧16可被压缩进凹槽内，定位杆17上的半圆形挡板可与承件板12的半圆柱凸台相接触。

具体的定位实现过程是，当需要移动滑动模块时，首先把定位杆17沿轴向向外拉出定位孔3，如图11所示，转动180度使杆上的半圆形挡板与承件板12上的半圆柱凸台相接触，此时滑动模块可自由通过螺杆9调节其运动。当滑动模块上所需使用到的圆柱体下模6移动到上模18附近时，放开定位杆17，通过继续调节滑动模块的运动，直到定位杆17前端的锥形头完全嵌入定位孔3后停止，如图12所示，定位杆17通过定位弹簧16欲恢复原长的力使其锥形头和定位孔3紧贴，并限制滑动模块的运动。其中，定位杆螺母15的作用是事先使定位弹簧16预紧，保证定位杆17和定位孔3之间的配合良好。

如图13所示实施例中，需要使用编号为F的下模实现连接，具体转换下模的操作步骤为：先把定位杆17拉出，再通过在螺杆9的转动端施加一个转动力矩，从而使转动的螺杆9带动滑动模块在滑槽块14上从图中实线位置运动到虚线位置，随后用滑动模块定位装置实现定位并锁死滑动模块的运动。为减少滑动时的摩擦阻力，滑动模块与基座模块接触的表面上涂上足够量的润滑油。接着如图15和图16所示，在放置板料19加工之前需要先对板料19进行定位夹紧，以保证连接点位置的准确。

推式夹紧器的初始状态如图15所示，根据板料19的尺寸，结合承件板12上的第一刻度尺28(见图14)，转动推式夹紧器摇臂21，直到推式夹紧器推杆22的端部推板到达相应的刻度线位置，完成一个维度上的定位；再放置板料19，参照推板上第二刻度尺29的刻度线完成另一个维度上的定位，由此完成板料19的准确定位(见图16)，最后通过弹簧夹紧器的弹簧力对板料19实现夹紧。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。