专利名称：修复自穿孔铆接工件的方法
技术领域：
技术领域通常涉及自穿孔铆接工件，且更具体地涉及修复自穿孔铆接工件的方法。
背景技术：
许多制造物品需要金属构件彼此附连以形成各种结构。飞行器机身和机动车的车身是通过结合一个或多个金属构件而制造的这种结构的示例。存在将金属构件结合在一起的许多不同方法，其中一种方法包括使用金属铆钉，所述金属铆钉在两个金属构件之间形成机械连接。存在可用于将金属构件结合到一起的许多不同类型的铆钉。一种类型的铆钉时自穿孔铆钉。自穿孔铆钉通常具有头部和轴，所述轴沿着至少与头部相对的端部部分是中空的。在一些实施例中，端部部分被削尖以允许自穿孔铆钉刺穿金属构件。在常规过程中，削尖的端部部分被放置抵靠两个(或更多个)堆叠金属构件(工件) 并且通过冲头驱动到工件中。具有凸起部的模具被放置成与冲头相对且位于工件下方。当自穿孔铆钉被朝向模具驱动时，削尖端部部分刺穿完全通过第一金属构件且部分地通过第二金属构件。同时，在模具上的凸起部使得第二金属构件朝向自穿孔铆钉向外变形。这使得自穿孔铆钉在其端部部分变形，从而产生翻转或弯曲部分，其将自穿孔铆钉紧固到工件上且将金属构件彼此紧固。如果在该过程期间使用不合适模具或者如果自穿孔铆钉与模具不当地对齐，那么可形成不当结合或异常的接头。例如在一些情形中，自穿孔铆钉可能未被驱动完全通过第一金属构件。在其它情形中，仅端部部分的一部分可被驱动到第二构件中。又另外的情形中，自穿孔铆钉的端部部分可不被正确地翻转。在这些情形中，自穿孔铆钉将未能正确地结合堆叠金属构件或可缺乏在模具和自穿孔铆钉被正确对齐时可得到的稳固连接。该问题的解决方案包括从工件移除不当安装自穿孔铆钉以及在工件上的相同位置或者在附近位置安装新的自穿孔铆钉。以这种方式修复异常接头尽管足够了，但是是困难的、费时的、昂贵的、并且可导致损坏工件的风险。
发明内容
本文提供修复自穿孔铆接工件的改进方法。在一个示例中，该方法包括但不局限于提供修复铆钉；将修复铆钉定位成靠近异常接头，使得修复铆钉与不当安装自穿孔铆钉大致对齐；以及在不移除不当安装自穿孔铆钉的情况下，在工件上与不当安装自穿孔铆钉大致相同的位置安装修复铆钉。在另一示例中，该方法包括但不局限于盲铆钉组件，所述盲铆钉组件包括盲铆钉和延伸通过盲铆钉的芯轴。该方法还包括钻孔通过不当安装自穿孔铆钉，以形成孔。该方法还包括将盲铆钉组件插入到孔中。该方法还包括拉动芯轴以产生盲铆钉的翻转部分，所述翻转部分接合不当安装自穿孔铆钉。
在又一示例中，该方法还包括但不局限于提供自穿孔铆钉。该方法还包括在工件的与工件安装有不当安装自穿孔铆钉的第二侧相对的第一侧处在异常接头处定位自穿孔铆钉。该方法还包括将模具放置在不当安装自穿孔铆钉上。该方法还包括驱动自穿孔铆钉进入到工件的第一侧中，以产生翻转部分，所述翻转部分接合工件且大致环绕不当安装自穿孔铆钉的嵌入端。方案1. 一种修复自穿孔铆接工件的方法，所述工件具有由不当安装自穿孔铆钉引起的异常接头，所述方法包括步骤
提供修复铆钉；
将修复铆钉定位成靠近异常接头，使得修复铆钉与不当安装自穿孔铆钉大致对齐；以
及
在不移除不当安装自穿孔铆钉的情况下，在工件上与不当安装自穿孔铆钉大致相同的位置安装修复铆钉。方案2.根据方案1所述的方法，还包括步骤将修复铆钉定位成邻近于异常接头且大致对中在不当安装自穿孔铆钉上。方案3.根据方案1所述的方法，还包括步骤在工件与修复铆钉之间应用密封剂。方案4.根据方案1所述的方法，其中，定位步骤包括在不当安装自穿孔铆钉上对中修复铆钉。方案5. —种修复自穿孔铆接工件的方法，所述工件具有由不当安装自穿孔铆钉引起的异常接头，所述方法包括步骤
提供盲铆钉组件，所述盲铆钉组件包括盲铆钉和延伸通过盲铆钉的芯轴； 钻孔通过不当安装自穿孔铆钉，以形成孔； 将盲铆钉组件插入到孔中；以及
拉动芯轴以产生盲铆钉的翻转部分，所述翻转部分接合不当安装自穿孔铆钉。方案6.根据方案5所述的方法，还包括步骤提供密封剂且将密封剂定位在盲铆钉与工件之间。方案7.根据方案6所述的方法，还包括步骤固化密封剂。方案8.根据方案5所述的方法，其中，钻孔步骤包括钻孔通过工件的一部分，其中当盲铆钉被插入到孔中时，盲铆钉的长度足以延伸超过不当安装自穿孔铆钉的端部，且其中，拉动步骤使得翻转部分接合工件。方案9.根据方案8所述的方法，其中，钻孔步骤还包括钻孔完全通过工件，其中当盲铆钉被插入到孔中时，盲铆钉的长度足以延伸超过工件的一侧，且其中，拉动步骤使得翻转部分接合工件的外表面。方案10.根据方案5所述的方法，其中，钻孔步骤包括钻孔通过不当安装自穿孔铆钉的大致中心。方案11.根据方案5所述的方法，还包括步骤切断芯轴的端部。方案12.根据方案11所述的方法，其中，切断步骤包括切断端部，使得芯轴的其余部分与盲铆钉的上端大致齐平。方案13.根据方案5所述的方法，还包括步骤提供密封剂、将密封剂定位在盲铆钉与工件之间、以及固化密封剂，其中钻孔步骤包括钻孔通过工件的一部分，其中当盲铆钉被插入到孔中时，盲铆钉的长度足以延伸超出不当安装自穿孔铆钉的端部，且其中，拉动步骤使得翻转部分接合工件。方案14.根据方案13所述的方法，还包括步骤切断芯轴的端部部分。方案15.根据方案14所述的方法，其中，切断步骤包括切断芯轴的端部，使得芯轴的其余部分与盲铆钉的上端大致齐平。方案16. —种修复自穿孔铆接工件的方法，所述工件具有由不当安装自穿孔铆钉引起的异常接头，所述方法包括步骤
提供自穿孔铆钉；
在工件的与工件安装有不当安装自穿孔铆钉的第二侧相对的第一侧处在异常接头处提供自穿孔铆钉；
将模具放置在不当安装自穿孔铆钉上；
驱动自穿孔铆钉进入到工件的第一侧中，以产生翻转部分，所述翻转部分接合工件且大致环绕不当安装自穿孔铆钉的嵌入端。方案17.根据方案16所述的方法，其中，自穿孔铆钉具有头部和在所述头部下方的凸起部，且其中，驱动步骤包括将自穿孔铆钉驱动到工件的第一侧中直到凸起部设置在工件的第一侧下方为止。方案18.根据方案17所述的方法，其中，定位步骤包括定位自穿孔铆钉，使得凸起部与不当安装自穿孔铆钉的嵌入端大致齐平。方案19.根据方案17所述的方法，其中，驱动步骤包括将自穿孔铆钉驱动到工件中直到头部的下侧与工件的第一侧大致齐平。方案20.根据方案19所述的方法，其中，定位步骤包括定位自穿孔铆钉，使得凸起部与不当安装自穿孔铆钉的嵌入端大致齐平。
将在下文结合附图来描述一个或多个实施例，在附图中相同的附图标记指代相同的元件，并且
图1是不当安装自穿孔铆钉和藉此在工件中形成的异常接头的简化截面图； 图2是描述了在不当安装自穿孔铆钉中钻出孔的简化截面图，所述孔延伸通过工件的一部分；
图3是描述了包括盲铆钉和芯轴的盲铆钉组件的简化截面图； 图4是描述了将盲铆钉组件插入到孔中以及牵拉芯轴的简化截面图； 图5是描述了盲铆钉的翻转部分的产生以及翻转部分与工件以及与不当安装自穿孔铆钉的接合的简化截面图6是描述了在不当安装自穿孔铆钉中钻出孔的简化截面图，所述孔完全延伸通过该工件；
图7是描述了盲铆钉组件插入到孔中并且拉动芯轴的简化截面图； 图8是描述了盲铆钉的翻转部分的产生以及翻转部分与工件外表面的接合的简化截面图；图9是描述了将自穿孔铆钉定位在异常接头处并且将其与不当安装自穿孔铆钉对齐的简化截面图10是描述了驱动自穿孔铆钉进入到异常接头中的早期阶段的简化截面图； 图11是描述了驱动自穿孔铆钉进入到异常接头中的中间阶段的简化截面图；以及图12是描述了驱动自穿孔铆钉进入到异常接头中的最后阶段的简化截面图。
具体实施例方式下述详细说明本质上仅仅是示例性的且不旨在限制其应用和使用。此外，不旨在受在前述技术领域、背景技术、发明内容或下述详细说明中示出的任何明示或暗含的理论约束。图1是不当安装自穿孔铆钉20和藉此在工件M中形成的异常接头22的简化截面图。工件M是具有第一侧沈和第二侧观的金属结构。工件M可结合其它工件(未示出)，以构造任何期望结构。这种结构的示例包括但不局限于飞行器机身、船体和机动车上的结构部件。工件20包括第一金属构件30和第二金属构件32。第一金属构件30和第二金属构件32是大致平面状构件，其具有用自穿孔铆钉铆接到一起的重叠部分。如所述的，不当安装自穿孔铆钉20仅部分穿过第二金属构件32。第一翻转部分34完全穿过第二金属构件 32且部分穿过第一金属构件30。第一翻转部分34以接合第一金属构件30并且将第一金属构件30机械结合到第二金属构件32上的方式弯曲。然而，第二翻转部分36未完全穿过第二金属构件32且因此不将第二金属构件32与第一金属构件30机械地结合。第二翻转部分36未能接合第一金属构件30使得接头异常。修复异常接头的各种方法将在下文被讨论。图2是描述了在不当安装自穿孔铆钉20中钻出孔38的简化截面图，所述孔38延伸通过工件M的一部分。在所述示例中，孔38被钻出通过不当安装自穿孔铆钉20的大致中心。在其它示例中，孔38可被钻出通过不当安装自穿孔铆钉20的任何合适部分且处于任何合适角度。孔38可延伸完全通过不当安装自穿孔铆钉20、完全通过第二金属构件32 以及部分地通过第一金属构件30。图3是描述了盲铆钉组件40 (在本文也称为修复铆钉)的简化截面图，所述盲铆钉组件包括盲铆钉42和芯轴44。孔46纵向延伸完全通过盲铆钉42。孔46配置成接收芯轴44的轴部分48并且允许芯轴44相对于盲铆钉42向内和向外滑动。芯轴44包括头部部分50，其直径大于轴部分48的直径。头部部分50的上部区域52配置成以钝角与轴部分 48会合。盲铆钉42包括头部部分M、轴部分55和环形端部部分56。芯轴44的头部部分 50具有大于环形端部部分56的直径且因此被防止移动到孔46中。以垫圈形式的密封剂 58放置在轴部分55的外部部分周围。密封剂58可由任何合适材料制成，包括但不局限于金属、橡胶和聚合物材料。在一些实施例中，密封剂58可以是粘结剂，且在其它实施例中， 密封剂58可以是结合性材料，其配置成通过应用热、紫外线光线或通过其它手段来固化。在常规实施方式中，盲铆钉组件40被插入通过工件中的开口或孔中。工具被使用，以抓握轴部分48并且向上拉动轴部分48同时将头部部分M向下推动，从而使得芯轴44的头部部分50压靠环形端部部分56。当足够的力被施加到芯轴44上时，头部50的成角度上部部分使得环形端部部分56严重地变形并且形成机械地接合工件的翻转部分。图4是描述了将盲铆钉组件40插入到孔38中且拉动芯轴44的简化截面图。如所述的，盲铆钉组件40定尺寸成以一定距离延伸进入到孔38中，该距离允许环形端部部分 56驻留在第一金属构件30内。当向下力或紧固力被施加到头部部分M上时，芯轴44在向上方向被拉动。这种力的组合将头部52的成角度上部部分驱动到环形端部部分56中。图5是描述了盲铆钉42的翻转部分60的产生以及翻转部分60与工件M和与不当安装自穿孔铆钉20的接合的简化截面图。芯轴44的头部部分50被向上驱动到盲铆钉 42的孔46中，从而使得环形端部部分破裂并且形成翻转部分60。翻转部分60在接合区域 62接合不当安装自穿孔铆钉20并且在接合区域64接合第一金属构件30。由此，翻转部分 60加固第一金属构件30与第二金属构件32之间的连接，因而修复异常接头。应当理解的是，为了描述目的，所述图示(更具体地翻转部分60 )被放大。向下作用在盲铆钉42的头部部分M上的力将盲铆钉42进一步驱动到工件M中。 这继而允许密封剂58压靠第二侧28，以形成围绕盲铆钉42的防水密封。此外，通过向密封剂58施加热能66，该密封剂58被固化。顶部部分68被从轴部分48切断。结果是，芯轴 44的其余部分的上表面与盲铆钉42的头部部分M的上端大致齐平。顶部部分68可通过任何合适手段来切断，包括但不局限于，使用断线钳、钢丝钳、喷灯、有效地切断芯轴44的任何其它工具。上述方法的稍微不同实施方式在下文结合图6-8描述。图6是描述了在不当安装自穿孔铆钉20中钻出孔70的简化截面图，上述孔完全延伸通过工件对。在所述的示例中，孔70被钻出通过不当安装自穿孔铆钉20的中心。在其它示例中，孔70可被钻出通过不当安装自穿孔铆钉20的任何合适部分，并且处于任何合适角度。孔70延伸完全通过不当安装自穿孔铆钉20、完全通过第二金属构件32以及完全通过第一金属构件30。图7是描述了将盲铆钉组件72插入到孔70中并且拉动芯轴44的简化截面图。盲铆钉组件72十分类似于盲铆钉组件40，唯一不同在于，盲铆钉组件72包括盲铆钉74，盲铆钉74的长度允许其延伸完全通过孔70并且突出超过第一金属构件30的第一侧26。盲铆钉74包括头部部分76和环形端部部分78。芯轴44在向上方向被拉动同时向下或紧固力以向下方向被施加到头部76上。力的这种组合导致芯轴44的头部部分50以向上方向推靠环形端部部分78。头部部分50的上部部分52接合环形端部部分78。上部部分52成角度且用作凸轮作用表面，从而使得环形端部部分78在向外方向扩张。当芯轴44被拉动得足够强力时，环形端部部分78将破裂并且形成盲铆钉74的翻转部分。图8是描述了盲铆钉74的翻转部分80的产生以及翻转部分80与工件M的第一侧26的接合的简化截面图。如所述的，翻转部分80相对于芯轴44的纵向轴线以大致向外方向弯曲。翻转部分80的曲率使得翻转部分80接合第一侧沈并且在第一金属构件30上施加向上力。通过与不当安装自穿孔铆钉20接合，头部部分76的下侧类似地向下推动到第二金属构件32上。作用在第一金属构件30上的向上力和作用在第二金属构件32上的向下力的组合使得工件M被压缩并且有效地修复异常接头。在下文结合图9-12讨论用于修复由不当安装自穿孔铆钉引起的异常接头的方法的另一实施例。图9是描述了将自穿孔铆钉82定位在异常接头22处以及将其与不当安装自穿孔铆钉20对齐的简化截面图。自穿孔铆钉82包括具有尖锐环形端部86的大致圆柱体状轴部分84、头部部分88以及凸起部94。尖锐环形端部86配置成在足够力被施加到头部部分 88上时刺穿通过构件M。自穿孔铆钉82在与不当安装自穿孔铆钉20相对且与不当安装自穿孔铆钉20对齐的位置抵靠工件M的第一侧26定位。如所述的，轴部分84的内径超过不当安装自穿孔铆钉20的外径。因此，当自穿孔铆钉82被驱动到工件M中时，轴部分84的一部分将大致环绕不当安装自穿孔铆钉20。模具92抵靠不当安装自穿孔铆钉20定位，并且在冲头或其它工具在自穿孔铆钉 82的头部部分88上施加向上力时以向下方向紧固或推动不当安装自穿孔铆钉20。 自穿孔铆钉82还包括与轴部分84在相同方向上从头部部分88突出的凸起部94。 当自穿孔铆钉82被驱动到金属构件中时，凸起部94使得工件的金属材料远离凸起部94并且朝向轴部分84的内壁移动或流动。这继而使得轴部分84变形并形成远离凸起部94弯曲的翻转部分。翻转部分的曲率导致与工件的机械接合。图10是描述了驱动自穿孔铆钉82进入到异常接头中的早期阶段的简化截面图。 当冲头(未示出)将自穿孔铆钉82驱动到工件M中时，模具92压靠不当安装自穿孔铆钉 20的顶侧。在如图10所述的阶段，凸起部94还未接触工件M并且轴部分84笔直地驱动到工件24中。图11是描述了驱动自穿孔铆钉82进入到异常接头中的中间阶段的简化截面图。 在图11所述的阶段，凸起部94开始挤入到工件M中。当凸起部94进入工件M中时，第一金属构件30的金属材料开始移动离开凸起部94并且推靠轴部分84的内表面，从而使之变形并形成翻转部分96。当凸起部94进一步突出到工件M中时，翻转部分96将增加长度并且进一步向外弯曲。图12是描述了驱动自穿孔铆钉82进入到异常接头中的最后阶段的简化截面图。 头部部分88的下侧表面98与工件M的第一侧沈大致齐平。凸起部94完全淹没在工件 24的金属材料中并且翻转部分96弯曲成与第二金属构件32成接合关系。结果是，第一金属构件30和第二金属构件32被结合在一起且异常接头被修复。在图9-12中描述的方法实施例不局限于修复异常接头。相反，该实施例还可用于将诸如第一金属构件30和第二金属构件32的不同金属构件结合在一起。该方法相对于现有技术自穿孔铆钉提供明显优势。使用自穿孔铆钉结合金属构件的现有技术方法通常需要针对每个模具和板规组合确定具体模具几何尺寸(管(PiP)和高度)。确定合适或最优组合需要显著的工作量且消耗大量的时间。然而，在图9-12中描述的方法实施例不需要任何具体模具几何尺寸。相反，当使用自穿孔铆钉82 (或，包括诸如凸起部94的凸起部的其它类似自穿孔铆钉)时，仅需要单个平坦模具来实施该方法。针对在图1-12中所描述的每个实施例，虽然相关讨论集中在金属构件中修复异常接头，但是应当理解的是，这些方法还可用其它材料来实施。这些方法可应用到由可回弹的任何材料制成的工件中的异常接头。虽然已经在前述详细说明中阐述了至少一个示例性实施例，但是应当理解的是，存在大量的变型。还应当理解的是，示例性实施例仅是示例且不旨在以任何方式限制范围、 应用或配置。相反，前述详细说明将向本领域技术人员提供用于实施示例性实施例的便捷途经。应当理解的是，在不偏离由所附权利要求书及其合法等价物阐述的范围的前提下可作出在元件的功能和配置上的各种变化。
权利要求
1.一种修复自穿孔铆接工件的方法，所述工件具有由不当安装自穿孔铆钉引起的异常接头，所述方法包括步骤提供修复铆钉；将修复铆钉定位成靠近异常接头，使得修复铆钉与不当安装自穿孔铆钉大致对齐；以及在不移除不当安装自穿孔铆钉的情况下，在工件上与不当安装自穿孔铆钉大致相同的位置安装修复铆钉。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤将修复铆钉定位成邻近于异常接头且大致对中在不当安装自穿孔铆钉上。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤在工件与修复铆钉之间应用密封剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，定位步骤包括在不当安装自穿孔铆钉上对中修复铆钉。
5.一种修复自穿孔铆接工件的方法，所述工件具有由不当安装自穿孔铆钉引起的异常接头，所述方法包括步骤提供盲铆钉组件，所述盲铆钉组件包括盲铆钉和延伸通过盲铆钉的芯轴；钻孔通过不当安装自穿孔铆钉，以形成孔；将盲铆钉组件插入到孔中；以及拉动芯轴以产生盲铆钉的翻转部分，所述翻转部分接合不当安装自穿孔铆钉。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括步骤提供密封剂且将密封剂定位在盲铆钉与工件之间。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括步骤固化密封剂。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，钻孔步骤包括钻孔通过工件的一部分，其中当盲铆钉被插入到孔中时，盲铆钉的长度足以延伸超过不当安装自穿孔铆钉的端部，且其中，拉动步骤使得翻转部分接合工件。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，钻孔步骤还包括钻孔完全通过工件，其中当盲铆钉被插入到孔中时，盲铆钉的长度足以延伸超过工件的一侧，且其中，拉动步骤使得翻转部分接合工件的外表面。
10.一种修复自穿孔铆接工件的方法，所述工件具有由不当安装自穿孔铆钉引起的异常接头，所述方法包括步骤提供自穿孔铆钉；在工件的与工件安装有不当安装自穿孔铆钉的第二侧相对的第一侧处在异常接头处提供自穿孔铆钉；将模具放置在不当安装自穿孔铆钉上；驱动自穿孔铆钉进入到工件的第一侧中，以产生翻转部分，所述翻转部分接合工件且大致环绕不当安装自穿孔铆钉的嵌入端。
全文摘要
本发明涉及一种修复自穿孔铆接工件的方法。公开了用于修复具有铆接到一起的两个金属部件的工件的方法。工件具有由不当安装自穿孔铆钉引起的异常接头。该方法包括但不局限于提供修复铆钉；将修复铆钉定位成靠近异常接头，使得修复铆钉与不当安装自穿孔铆钉大致对齐；以及在不移除不当安装自穿孔铆钉的情况下，在工件上与不当安装自穿孔铆钉大致相同的位置安装修复铆钉。
文档编号B21J15/00GK102328011SQ201110155520
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月10日 优先权日2010年6月11日
发明者王 P-C. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司