超高强钢板与铝合金板的自冲铆接装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种汽车制造领域中的加工装置，更确切地说，本实用新型涉及一种超高强钢板与铝合金板的自冲铆接装置。
【背景技术】
[0002]近年来能源、环境问题日益凸显，促使汽车行业在轻量化技术高速发展。通过大量使用轻质、高强材料(如高强度钢板、铝合金以及镁合金等)实现车身大幅减重已经成为车身轻量化最为主要的手段。
[0003]焊接钢板时随着钢强度级别的提高，会产生焊接稳定性下降、塑韧性变差、裂纹敏感性上升、热影响区性能变化的情况，降低构件的使用性能，因此传统的点焊连接工艺很难在保证不破坏先进高强度钢板的力学性能的前提下实现超高强度钢板之间的连接。同时由于铝、镁等轻质合金和高强钢在热导率以及热膨胀系数等物理属性上的较大差异，同时接触表面易与铜电极发生合金化反应形成氧化膜等特点，传统的电阻点焊技术、胶接技术、固相连接技术等都存在着种种缺陷无法较好的实现先进高强钢和铝合金的连接。
[0004]自冲铆接技术是近些年发展较快的一种新的薄板材料机械连接技术。自冲铆工艺能够满足钢材或铝等轻型材料的连接要求，铆接过程中无化学反应，其抗静拉力和抗疲劳性都要优于点焊工艺，且板材在铆接时不需要钻孔，工艺步骤简化，节省成本，并能适合汽车车身高效率的生产，有效地攻破了点焊产生的各个难题。
[0005]现有的自冲铆接技术在铆接铝、镁合金等塑性差的轻合金工件时，容易使底部材料产生径向裂纹降低接头疲劳性能，有的发生脆裂，甚至直接导致接头失效。对超高强度钢板铆接时，由于材料强度极限过高(超高强度钢板的强度极限一般在1500Mpa以上)，变形抗力较大，相应的延展性、塑性变形以及与其他强度较低的有色金属材料(例如铝合金、普通低强度钢板)的连接性就比较差。因此对超高强度钢板和铝合金之间进行自冲铆接:一方面增加了对设备冲铆能力、铆钉强度的要求；另一方面，变形困难的超高强度钢板使得接头的成形性能较差，连接质量不高。
[0006]钢板在温度超过910°C时会完全相变转化成奥氏体，奥氏体有良好的延展性，此时板件的成型性会大大加强。同时铆接时板料的温度在600°C?800°C之间，这时板件的强度在应变率10/s时会从1500Mpa以上降低到300Mpa左右。
[0007]利用超高强钢的这个性质在铆接的过程中对钢板进行预先加热有利于板件成形，从而得到性能良好、形状完好的铆接件，同时降低了铆接高强材料对自冲铆接设备铆接力、框架刚度的要求。
[0008]淬冷速率对钢板成形后的力学性能有着重要的影响，只有在冷却速率高于27°C /s的时候，钢板热成形后才能完全转化为强度高的马氏体，从而得到超高强度钢板。
【发明内容】
[0009]本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术无法在保证超高强度钢板的力学性能不受影响的前提下实现超高强钢和铝合金的连接的问题，提供了一种超高强钢板与铝合金板自冲铆接装置。
[0010]为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的:所述的超高强钢板与铝合金板的自冲铆接装置包括复合冲头、复合压边圈与复合凹模。
[0011]复合压边圈和复合凹模上下相对叠置，复合压边圈中的压边圈主体的底面和复合凹模中的凹模主体的顶端面之间为接触连接，复合冲头置于复合压边圈中的压边圈主体的中心孔内为滑动连接，复合压边圈、复合冲头和复合凹模的回转轴线共线。
[0012]技术方案中所述的复合冲头包括第一冷却气体管道与冲头主体。所述的冲头主体为空心的圆柱形结构件，外径为4?8mm，底部圆角半径范围为0.5mm?1mm，冲头主体的中心处沿轴向开设有阶梯孔，上段为第一空心圆孔，第一空心圆孔直径为Imm?3mm，下段孔的孔径小于第一空心圆孔的孔径，下段孔的长度为0.5mm?3mm，下段孔的孔径小于第一空心圆孔的直径大于第一冷却气体管道的内孔直径；第一冷却气体管道安装在冲头主体的第一空心圆孔内为过盈配合，第一冷却气体管道底端面和第一空心圆孔与下段孔所形成的环形端面接触连接，第一冷却气体管道下端面距冲头主体底面的距离范围为Imm?3mm。
[0013]技术方案中所述的复合压边圈还包括4个结构相同的喷火管和4个结构相同的热敏电阻。4个结构相同的喷火管装入压边圈主体上的4个结构相同的第三空心圆孔内，4个结构相同的喷火管中的喷火头与4个结构相同的第三空心圆孔之间为螺纹连接，4个结构相同的喷火管的轴线相交于压边圈主体的底面中心处，4个结构相同的热敏电阻布置在压边圈主体上的4个结构相同的压边圈下端方形凹槽中，与4个结构相同的热敏电阻连接的4根结构相同的压边圈下端导线布置在4个结构相同的压边圈下端矩形凹槽中，4个结构相同的热敏电阻凸出于压边圈主体的底面，4个结构相同的热敏电阻与被连接的上板料(17)接触连接。
[0014]技术方案中所述的压边圈主体为圆环体形结构件，压边圈主体的中心处加工有中心通孔，压边圈主体上均匀地设置有4个结构相同的斜孔即第三空心圆孔，4个结构相同的第三空心圆孔的回转轴线相交于压边圈主体的底面中心处，4个结构相同的第三空心圆孔的孔壁上加工螺纹；压边圈主体的底环面上均匀地设置有4个结构相同的压边圈下端方形凹槽，4个结构相同的压边圈下端方形凹槽的外侧沿着直径方向设置4个结构相同的压边圈下端矩形凹槽。
[0015]技术方案中所述的4个结构相同的第三空心圆孔的直径为8?15mm，与水平面的夹角为35°?55°，4个结构相同的压边圈下端方形凹槽与压边圈主体的中心孔不连通，4个结构相同的压边圈下端方形凹槽与4个结构相同的压边圈下端矩形凹槽相连通。
[0016]技术方案中所述的复合凹模包括第二冷却气体管道与凹模主体。所述的凹模主体为圆盘类结构件，凹模主体顶端的中心处设置一个环形型腔即凹模型腔，凹模型腔是由圆柱孔侧壁、底部平面和中心处的形成凸台的圆锥面与圆球形顶面组成，底部平面与圆柱孔侧壁的底部之间采用横截面为圆弧线的I号圆环曲面连接，底部平面与圆锥面的底部之间采用横截面为圆弧线的2号圆环曲面连接，凸台的回转轴线与环形型腔的回转轴线共线，在凸台的中心处加工有与凹模主体底面垂直的第二空心圆孔。第二冷却气体管道安装在第二空心圆孔内，两者为过盈配合，第二冷却气体管道的顶端面低于凹模凸台顶面。
[0017]技术方案中所述的凹模型腔的圆柱孔侧壁直径为8mm?12mm，底部平面距凹模主体的顶端面距离范围为1.2mm?2mm，底部圆角半径即连接圆柱孔侧壁与底部平面、底部平面与圆锥面的底部圆角半径为0.5mm?2_，形成凸台的圆锥面与垂直方向的角度为40°?60°，凸台的圆球形顶面直径为2mm?3_，凸台顶面可高出或低于凹模主体的顶端面的距离范围为0_?2_，第二空心圆孔直径为1_?3_。
[0018]与现有技术相比本实用新型的有益效果是:
[0019]1.镁铝合金等有色金属由于具有较高的导热性、表面易氧化，因此传统的点焊连接工艺很难实现铝镁合金板料之间的连接。特别是钢和铝镁合金等异种金属点焊连接时由于熔点和热膨胀系数差异较大，焊接时焊点出现硬而脆的金属化合物，难以实现有效地焊接接头。本实用新型所述的超高强钢板与铝合金板的自冲铆接装置采用机械连接的自冲铆接有