本发明属于粘铆复合连接工艺技术领域，具涉及一种胶层分区域固化的塑料热粘铆方法。
背景技术：
塑料是一种性能优良的非金属材料，大部分塑料不与酸性碱性试剂发生化学反应，具有很强的抗腐蚀能力；耐用、防水、质轻；融化后容易被塑制成各种不同形状；不导电，是良好的绝缘体；且制造成本比较低；在现在工业中得到了广泛的应用，尤其是应用在汽车行业中。
粘铆复合连接技术是实现轻量化的有效途径之一。粘铆复合连接技术是对已胶接的板材进行铆接。粘铆复合连接工艺通过胶层为绝缘性材料将板材分开，具有良好的抗腐蚀性与连接固定的作用，铆接可以防止胶接突然失效，起到失效缓冲的作用。粘铆复合连接接头的疲劳强度与静力强度比单一铆接接头或胶接接头高。
因此，在现有的塑热铆接工艺中，需要增加新的工艺方法，保证在铝合金和塑料铆接过程中得到质量良好的铆接接头，同时通过应用热熔原理来提高连接效率，在得到性能良好的铆接件前提下降低成本。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种胶层分区域固化的塑料热粘铆方法，解决以下技术问题：保证在铝合金和塑料铆接过程中得到质量良好的铆接接头，提高胶铆效率，降低成本。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
本发明方法所采用的粘铆连接装置包括热熔钻头、压边圈、下模、翻铆针和紫外线发射装置；压边圈中心处设有一通孔，热熔钻头沿压边圈通孔进行上下移动，下模中心处设有一通孔，翻铆针沿着下模的通孔进行上下移动；紫外线发生装置分别设在下模的左右两侧；
采用上述装置实现胶层分区域固化的塑料热粘铆方法包括以下步骤：
步骤一：准备一块塑料板和一块金属板，塑料板和金属板的形状和大小相同；
步骤二:在塑料板的中心位置打一通孔,并在金属板的中心位置打一通孔，保证塑料板上的通孔大于金属板上的通孔；
步骤三：在室温下，将打过通孔的金属板和塑料板进行除杂预处理；
步骤四：将紫外固化胶粘剂均匀的涂抹在步骤二中进行除杂预处理后的塑料板的一面，胶层厚度为0.1-0.3mm，将金属板和塑料板进行胶接，并去除金属板和塑料板周围多余的紫外固化胶粘剂，得到塑料胶粘板；
步骤四：将步骤三中得到的塑料胶粘板放置下模上，金属板在上，塑料板在下，热熔钻头、压边圈、塑料胶粘板与下模同心放置；
步骤五：胶粘板的涂胶区分为胶接区和胶铆区，胶铆为胶粘板的中心位置处周围，利用紫外线发射装置对塑料胶粘板的涂胶区进行持续照射，涂胶区的胶层依次由胶层边缘向胶铆区逐渐固化，当胶层边缘的固化度达到0.3-0.6时，驱动压边圈向下运动对塑料胶粘板进行预压紧，准备进行铆接；
步骤六：完成对塑料胶粘板的预压紧后，驱动热熔钻头钻削铝合金板，直至热熔钻头运行至下止点，金属板在成孔的同时由于金属流动形成具有一定厚度的金属衬套，金属衬套穿过塑料板的通孔，金属衬套长度为铝合金板厚的2-3倍；
步骤七：升起热熔钻头，并驱动翻铆针向上运动，作用于步骤六中金属衬套，直至翻铆针运行至上止点，在翻铆针挤压作用下，金属衬套端部向周围外翻形成穿过塑料板通孔并包裹住塑料板的铆接接头；当翻铆针到达上止点后，对翻铆针进行泄压，使翻铆针回到初始位置；
步骤八：从步骤五-步骤七紫外线发射装置始终保持对塑料胶粘板的照射，并保持对完成铆接后的塑料胶粘板继续进行照射，直至塑料胶粘板的涂胶区全部固定化，完成无铆钉胶铆复合连接。
优选的，步骤一中的金属板为铝合金板。
所述步骤三中胶层厚度为1.5mm。
所述步骤三中的铝合金板和塑料板的长为90mm，宽为38mm，厚为1mm，铝合金板和塑料板的搭接长度为37mm。
所述紫外线发射装置能够保证紫外线由外向内动态穿透整个胶层。
本方法的原理：本发明中的紫外固化胶粘剂是一种新型的胶粘剂，胶液晶莹，气味较低，无有机挥发物，对环境空气无污染，作业性佳，固化速度快，粘结强度高，生产率高，并且具有较高的韧性；
本发明中使用的热熔钻头的热熔原理为当钻头和工件接触时，高的转速和适当的进给力，使钻头和金属之间发生剧烈摩擦，瞬间达到摄氏650°-750°的温度，钻头附近区域的金属迅速软化，继续施加进给力，快速在工件上、下表面挤压出约是初始板材3倍厚度的凸台和衬套，整个过程只需要2-6秒的时间；
在本方法中将紫外固化胶粘剂填充在要进行热铆接的金属板和塑料板之间，在紫外线照射下，涂胶区由外向内的逐渐受热，涂胶区的胶层边缘率先固化，在达到一定固化度并且铆接区域固化度较低时进行热铆接，铆接完成后进行剩余固化。
本发明的有益技术效果：
1、本方法通过紫外线发生装置对塑料胶粘板的涂胶区进行照射，涂胶区的胶铆接区所受到的紫外线辐射较少，固化速率和固化度都比较低，能够对铝合金通过热熔钻头成形的铆钉起到缓冲和减压的作用，低固化度的胶层与热熔区域充分的结合，增加了铆接区域的强度；
涂胶区的边缘胶层受到的紫外线辐射较多，固化速率和固化度较高，涂胶区由边缘胶层向铆接区动态逐渐固化，率先固化的边缘胶层能防止铆接区域固化度较低的胶粘剂的溢出，较高固化度的边缘胶层也能够承受足够大的预压紧力；保证获高质量的粘铆接头；
2、通过本发明的方法对金属板和塑料板进行铆接，无需铆钉，节省了原材料，降低了生产成本，减少了加工工序，节省了时间，提高了工作效率；
3、通过紫外线发射装置对涂胶区进行加热固化，降低了胶层的固化时间，提高了生产效率，进而提高了生产效益；
4、紫外固化胶粘剂将塑料板材与金属板紧密的连接在一起，只需夹紧其中一块板件就能将整体的复合结构进行定位，实现了不同板材间的一体化热铆接；金属板和塑料板在紫外固化胶粘剂的固定作用下，不能发生沿板面方向的相对移动和绕铝合金衬套的转动，从而大大的减少对金属衬套的冲击载荷的作用，提高了热铆构件的使用寿命；
5、本方法中使用的紫外固化胶粘剂为无有机挥发物，对环境空气无污染，固化速度快，生产率高，能够充分缩短整个粘铆复合连接的过程，节省能源，减少工序，还提高粘铆复合连接接头的静态强度和疲劳强度，最终提高接头的完整性、可靠性与耐久性；
6、塑料板材的强度低脆性大，填充的胶层能够很好地起到缓冲和减压的作用，防止在预压紧时，较大的预紧力使塑料板件产生脆性碎裂，由于胶层对塑料板件强度的强化作用，在铆接完成后，塑料板件抵抗垂直载荷的能力也得到了增强；
7、胶层充分填入塑料板材与铝合金板之间的缝隙，防止了由于两块板件连接得不紧密，而在边缘区域产生较大缝隙甚至是翘曲等工艺缺陷；有效地防止了铝合金和塑料的复合铆接板材在复杂的的工作环境下，灰尘与水滞留在板缝中而对金属板件造成的腐蚀。
附图说明
图1为本发明胶层分区域固化的塑料热粘铆方法的流程图；
图2为本发明胶层分区域固化的塑料热粘铆方法板材预压紧示意图
图3为本发明胶层分区域固化的塑料热粘铆方法中采用的无铆钉铆接设备在铆接过程中热熔钻运动至下止点的工序；
图4为本发明胶层分区域固化的塑料热粘铆方法采用的无铆钉铆接设备在铆接过程中翻铆针运动至上止点的工序；
图5为本发明胶层分区域固化的塑料热粘铆方法中边缘固化度较高的胶接板材的结构示意图；
其中，1、塑料胶粘板，101、铝合金板，102、胶层，103、塑料板，2、压边圈，3、热熔钻头，4、翻铆针，5、下模，6、紫外线发射装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
实施例一：
参见附图1-5，本发明方法所采用的粘铆连接装置包括热熔钻头3、压边圈2、下模5、翻铆针4和紫外线发射装置6；压边圈2中心处设有一通孔，热熔钻头3沿压边圈2通孔进行上下移动，下模5中心处设有一通孔，翻铆针4沿着下模5的通孔进行上下移动；紫外线发生装置6分别设在下模5的左右两侧；
采用上述装置实现胶层分区域固化的塑料热粘铆方法包括以下步骤：
步骤一：准备一块塑料板103和金属板，塑料板103和铝合金板101的形状和大小相同；
步骤二:在塑料板103的中心位置打一通孔,并在金属板的中心位置打一通孔，保证塑料板103上的通孔大于金属板上的通孔；
步骤三：在室温下，将打过通孔的金属板和塑料板103进行除杂预处理；
步骤四：将紫外固化胶粘剂均匀的涂抹在步骤二中进行除杂预处理后的塑料板103的一面，胶层厚度为0.1-0.3mm，将金属板和塑料板103进行胶接，并去除金属板和塑料板103周围多余的紫外固化胶粘剂，得到塑料胶粘板1；
步骤四：将步骤三中得到的塑料胶粘板1放置下模5上，金属板在上，塑料板103在下，热熔钻头3、压边圈2、塑料胶粘板1与下模5同心放置；
步骤五：利用紫外线发射装置6对塑料胶粘板1的涂胶区进行持续照射，涂胶区的胶层102依次由胶层边缘向铆接区逐渐固化，当胶层边缘的固化度达到0.3-0.6时，驱动压边圈2向下运动对塑料胶粘板1进行预压紧，准备进行铆接；
步骤六：完成对塑料胶粘板1的预压紧后，驱动热熔钻头3钻削金属板，直至热熔钻头3运行至下止点，金属板在成孔的同时由于金属流动形成具有一定厚度的金属衬套，金属衬套穿过塑料板103的通孔，金属衬套长度为金属板厚的2-3倍；
步骤七：升起热熔钻头3，并驱动翻铆针4向上运动，作用于步骤六中铝合金衬套，直至翻铆针4运行至上止点，在翻铆针4挤压作用下，铝合金衬套端部向周围外翻形成穿过塑料板103通孔并包裹住塑料板103的铆接接头；当翻铆针4到达上止点后，对翻铆针4进行泄压，使翻铆针4回到初始位置；
步骤八：从步骤五-步骤七紫外线发射装置6始终保持对塑料胶粘板1的照射，并保持对完成铆接后的塑料胶粘板1继续进行照射，直至塑料胶粘板1的涂胶区全部固定化，完成无铆钉胶铆复合连接。
所述步骤一中的金属板为铝合金板。
所述步骤三中胶层102厚度为0.15mm。
所述步骤三中的铝合金板101和塑料板103的长为90mm，宽为38mm，厚为1mm，铝合金板101和塑料板103的搭接长度为37mm。
所述紫外线发射装置6能够保证紫外线由外向内动态穿透整个胶层。
实施例二：
以铝合金板板为例采用上述装置实现胶层分区域固化的塑料热粘铆方法包括以下步骤：
步骤一：准备一块塑料板103和一块铝合金板101，塑料板103和铝合金板101的形状和大小相同；
步骤二:在塑料板103的中心位置打一通孔,并在铝合金板101的中心位置打一通孔，保证塑料板103上的通孔大于铝合金板101上通孔；
步骤三：在室温下，将打过通孔的铝合金板101和塑料板103进行除杂预处理；
步骤四：将紫外固化胶粘剂均匀的涂抹在步骤二中进行除杂预处理后的塑料板103的一面，胶层厚度为0.1-0.3mm，将铝合金板101和塑料板103进行胶接，并去除铝合金板101和塑料板103周围多余的紫外固化胶粘剂，得到塑料胶粘板1；
步骤四：将步骤三中得到的塑料胶粘板1放置下模5上，铝合金板101在上，塑料板103在下，热熔钻头3、压边圈2、塑料胶粘板1与下模5同心放置；
步骤五：利用紫外线发射装置6对塑料胶粘板1的涂胶区进行持续照射，涂胶区的胶层102依次由胶层边缘向铆接区逐渐固化，当胶层边缘的固化度达到0.3时，驱动压边圈2向下运动对塑料胶粘板1进行预压紧，准备进行铆接；
步骤六：完成对塑料胶粘板1的预压紧后，驱动热熔钻头3钻削铝合金板101，直至热熔钻头3运行至下止点，铝合金板101在成孔的同时由于金属流动形成具有一定厚度的铝合金衬套，铝合金衬套穿过塑料板103的通孔，铝合金衬套长度为铝合金板101厚的2-3倍；
步骤七：升起热熔钻头3，并驱动翻铆针4向上运动，作用于步骤六中铝合金衬套，直至翻铆针4运行至上止点，在翻铆针4挤压作用下，铝合金衬套端部向周围外翻形成穿过塑料板103通孔并包裹住塑料板103的铆接接头；当翻铆针4到达上止点后，对翻铆针4进行泄压，使翻铆针4回到初始位置；
步骤八：从步骤五-步骤七紫外线发射装置6始终保持对塑料胶粘板1的照射，并保持对完成铆接后的塑料胶粘板1继续进行照射，直至塑料胶粘板1的涂胶区全部固定化，完成无铆钉胶铆复合连接。
实施例三：
本实施例与实施例的一的区别在于所述步骤三中胶层102厚度为0.1mm。
实施例四：
本实施例与实施例的一的区别在于所述步骤三中胶层102厚度为0.3mm。
实施例五：
采用上述装置实现胶层分区域固化的塑料热粘铆方法包括以下步骤：
步骤一：准备一块塑料板103和一块铝合金板101，塑料板103和铝合金板101的形状和大小相同，长为90mm，宽为38mm，厚为1mm，铝合金板101和塑料板103的搭接长度为37mm；
步骤二:在塑料板103的中心位置打一直径为8mm-10mm通孔,并在铝合金板101的中心位置打一直径为2mm-3mmm的通孔；
步骤三：在室温下，将打过通孔的铝合金板101和塑料板103进行除杂预处理；
步骤四：将紫外固化胶粘剂均匀的涂抹在步骤二中进行除杂预处理后的塑料板103的一面，胶层102厚度为0.15mm，将铝合金板101和塑料板103进行胶接，并去除铝合金板101和塑料板103周围多余的紫外固化胶粘剂，得到塑料胶粘板1；
步骤五：将步骤三中得到的塑料胶粘板1放置下模5上，铝合金板101在上，塑料板103在下，热熔钻头3、压边圈2、塑料胶粘板1与下模5同心放置；
步骤五：利用紫外线发射装置6对塑料胶粘板1的涂胶区进行持续照射，涂胶区的胶层102依次由胶层边缘向铆接区逐渐固化，当胶层边缘的固化度达到0.3时，驱动压边圈2向下运动对塑料胶粘板1进行预压紧，准备进行铆接；
步骤六：完成对塑料胶粘板1的预压紧后，驱动热熔钻头3钻削铝合金板料，直至热熔钻头3运行至下止点，铝合金板101在成孔的同时由于金属流动形成具有一定厚度的铝合金衬套，铝合金衬套穿过塑料板103的通孔，铝合金衬套长度为铝合金板厚的2.5倍；
步骤七：升起热熔钻头3，并驱动翻铆针4向上运动，作用于步骤六中铝合金衬套，直至翻铆针4运行至上止点，在翻铆针4挤压作用下，铝合金衬套端部向周围外翻形成穿过塑料板材通孔并包裹住塑料板103的铆接接头；当翻铆针4到达上止点后，对翻铆针4进行泄压，使翻铆针4回到初始位置；
步骤八：从步骤五-步骤七紫外线发射装置6始终保持对塑料胶粘板1的照射，并保持对完成铆接后的塑料胶粘板1继续进行照射，直至塑料胶粘板1的涂胶区全部固定化，完成无铆钉胶铆复合连接。