一种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置制造方法
一种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置，涉及汽车制造冲压加工【技术领域】，该装置由复合冲头、压边圈、凹模组成，复合冲头由外冲头、内冲头、弹簧片组成，且三者同轴布置；内冲头和弹簧片安装于外冲头内部，弹簧片安装在内冲头下部，弹簧片的四个扇形叶片安装于外冲头下表面的四个环形开口处，以保证弹簧片向外冲头外运动；本实用新型在铆接过程中，当复合冲头运动到行程下止点时，外冲头停止运动，内冲头推动弹簧片向外冲头外部运动，进而给板料向下的力，使板料可以更好的进入凹模空腔底部的凹槽内，和凹模充分贴合，形成自锁，增强铆接接头的强度，改善的无铆钉铆接接头的质量。
【专利说明】一种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及汽车制造领域中的加工装置，具体是一种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置。
【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。但是由于镁、铝等轻质材料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高强钢和镁、铝合金的连接。
[0003]无铆钉铆接技术是近些年发展较快的一种薄板材料机械连接技术，通过一个瞬间加工过程，依据板料本身材料的挤压变形，形成一个具有一定抗拉力和剪切强度的无应力集中内部镶嵌圆点，实现板料之间的连接。无铆钉铆接工艺能够满足高强钢或镁铝等轻型材料的连接要求，易于实现板料连接的自动化和机械化，且属于冷成型过程，因此铆接过程中无化学反应，解决了电焊产生的难题，因此迅速在车身覆盖件中广泛应用。
[0004]在无铆钉铆接过程中，两板料之间有一个锁住的过程，即板料不能整体再向下变形扩展时，就会挤压凹模空腔底部，并开始局部向空腔底部凹槽变形扩展，形成紧密的连接点。板料在冲头的作用下如果不能充分在凹模的空腔内变形，则铆接形成连接点的强度将降低。现有的无铆钉铆接设备无法保证板料充分贴合在凹模空腔底部凹槽内，影响了铆接点的强度。
【发明内容】
[0005]本实用新型针对目前无铆钉铆接设备的不足，提出一种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置，能够使铆接接头处的板料更好的贴合在凹模空腔底部的凹槽内，从而保证铆接点的强度。
[0006]本实用新型是通过以下技术方案实现的，结合【专利附图】
【附图说明】如下:
[0007]—种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置，主要由复合冲头、压边圈、凹模组成，所述复合冲头内套于压边圈中，并与上下板材、凹模由上而下同轴布置；所述的复合冲由外冲头、内冲头和弹簧片组成。外冲头下端面直径小于上端面直径，即外表面设有一定的拔模斜度，便于冲头退模，下端面边缘处设有圆形倒角。内冲头与外冲头和弹簧片同轴布置。弹簧片的具体形状如图3所示，边缘处均设有圆形倒角。在外冲头的下端面上开有四个环形开口如图2所示，用于弹簧片从外冲头内向外运动。
[0008]所述压边圈为环形柱体，用于对板材施加压边力。
[0009]所述凹模顶部设有空腔，空腔底部圆周处设有截面为半圆形的环形凹槽。
[0010]本实用新型相比现有技术具有以下优点:在铆接过程中，当外冲头达到冲程下止点时停止运动，内冲头继续向下运动推动弹簧片向外冲头外运动，进而给铆接接头处的板料一个向下的力，使板料可以更好的贴合在凹模空腔底部的凹槽内，改善了由于板料不能很好的与凹模贴合使铆接点强度降低的问题，从而铆接出更好质量的接头。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型所述的一种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置的结构示意图。
[0012]图2为本实用新型所述的复合冲头的外冲头下端面仰视图。
[0013]图3为本实用新型所述的复合冲头的弹簧片外形示意图。
[0014]图4为本实用新型实施工艺流程中压边圈压紧板料；
[0015]图5为本实用新型实施工艺流程中复合冲头向下运动开始铆接成形；
[0016]图6为本实用新型实施工艺流程中外冲头停止运动，内冲头向下运动推动弹簧片运动；
[0017]图7为本实用新型实施工艺流程中铆接结束，冲头复位。
[0018]图中:1.外冲头2.内冲头3.弹簧片4.压边圈5.凹模6.半圆形环形凹槽7.下板料8.上板料。
【具体实施方式】
[0019]以下对本实用新型的实施实例做详细说明，本实施实例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述实例。
[0020]本实用新型包括复合冲头(外冲头1、内冲头2、弹簧片3)、压边圈4、凹模5组成。其中复合冲头内套于压边圈4中，并与板料7、8和凹模5由上而下依次同轴布置。
[0021]复合冲头外冲头1、内冲头2、弹簧片3同轴布置。外冲头I为圆空心圆台结构，下表面直径小于上表面直径，下表面有四个圆环形开口如图2所示。外冲头外表面有一定拔模斜度，以方便冲头退模。内冲头2为圆柱形实心冲头，装于外冲头I内部。弹簧片3是有四个扇形叶片的圆形弹簧片，保证板料受力均匀，具体形状如图3所示。弹簧片3的四个扇形叶片安装在外冲头I下表面的四个环形开口处，中心部分在内冲头的下方，安装时使弹簧片向内冲头一面拱起，使其具有一定得弹性。
[0022]复合冲头的外冲头1、内冲头2，凹模5均为硬度很高的磨具钢，如Crl2MoV等。弹簧片的材料为合金结构钢，如60Si2Mn等。
[0023]本实用新型装置工作时，先将铆接板料放置于凹模5上，驱动压边圈4压紧板料，然后启动复合冲头(外冲头1、内冲头2、弹簧片3)向下运动对板料进行铆接。当外冲头I运动到冲头下止点，即将上下板料冲至凹模5的空腔底部时，外冲头I停止运动，内冲头2继续向下运动，推动弹簧片3从外冲头I下表面上的四个开口处向外冲头I外部运动，进一步给板料向下的力，使板料更好的贴合与凹模的凹槽内。铆接完成之后，内冲头2先向上运动直到弹簧片3完全弹回外冲头I的内部停止运动，此后复合冲头(外冲头1、内冲头2、弹簧片3)向上运动回复最初工位。无铆钉铆接工艺完成。
[0024]实施例1:[0025]参阅图1所示，本例包括:复合冲头(外冲头1、内冲头2、弹簧片3)、压边圈4、上下铆接板料7，8、凹模5。复合冲头、压边圈4、上下铆接板料7、8及凹模5从上到下一次布置。复合冲头套接与压边圈4内。外冲头1、内冲头2、弹簧片3同轴布置，内冲头2，弹簧片3安装于外冲头I内部。凹模5与复合冲头同轴布置。
[0026]外冲头I为空心圆台结构，底部直径为5.2mm，外壁拔模角度为5°，底部边缘圆角为0.5mm。外冲头I初始位置下表面距上铆接板料8距离为9mm。内冲头2为实心圆柱结构，底面直径为3mm,底部边缘圆角为0.5mm，底部距外冲头内底部表面距离为2mm。弹簧片3厚度为1mm，展开直径为5.6mm,安装后弹簧片顶部距内冲头底部为0.3_。
[0027]凹模5圆柱形空腔直径为8mm,在空腔底部设有截面直径为Imm的半圆形环形凹槽6。
[0028]本实例所用到的上下铆接板料7、8为5083铝合金材料，上下铆接板料厚度均为Imm0
[0029]在铆接过程中复合冲头冲压速度为100mm/min，外冲头I运动到行程的下止点停止运动后，内冲头继续以100mm/min的速度运动，复合冲头行程距离为外冲头I下表面距板料距离，两板料厚度以及复合冲头侵入凹模5内深度三个距离总和，本例中复合冲头行程为11.7_。外冲头停止运动后，内冲头行程为0.8_。
[0030]本实例实施流程如图4、图5、图6、图7所示，将上下铆接板料7、8放置于凹模5模具上，驱动压边圈4压紧上铆接板料8 ;启动复合冲头(外冲头1、内冲头2、弹簧片3)向下运动开始铆接成形；当复合冲头运动到行程的下止点时，外冲头I停止运动，内冲头2继续向下运动，推动弹簧片3向外冲头I外运动直到内冲头2运动到下止点位置，内冲头2停止运动，此时铆接结束，上下板料7、8在外冲头I压力作用下进入凹模5的圆柱形空腔，在弹簧片3的作用下更好的进入空腔底部的半圆形环形槽6形成自锁接头，由于弹簧片3的作用，板料可以更好的贴合与凹模5的半圆形环形凹槽6内，铆接接头的强度增加；内冲头2向上运动到上止点位置，弹簧片3弹回外冲头I内部，复合冲头(外冲头1、内冲头2、弹簧片3)退回初始工位，无铆钉铆接完成。
[0031]实施例2:
[0032]本实例所用到的上铆接板料8为5083铝合金材料，下铆接板料7为高强度钢板，上下铆接板料厚度均为1mm。
[0033]在铆接过程中复合冲头冲压速度为150mm/min，外冲头I运动到行程的下止点停止运动后，内冲头继续以150mm/min的速度运动，复合冲头行程距离为外冲头I下表面距板料距离，两板料厚度以及复合冲头侵入凹模5内深度三个距离总和，本例中复合冲头行程为11.7_。外冲头停止运动后，内冲头行程为0.8_。
[0034]同实施例1，铆接过程及原理不予赘述。
【权利要求】
1.一种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置，主要由复合冲头、压边圈、凹模组成，其特征在于，所述复合冲头由外冲头、内冲头、和弹簧片组成，所述复合冲头的外冲头、内冲头、和弹簧片同轴布置；所述外冲头下表面开有四个环形开口，以保证弹簧片从外冲头内部向外部运动；所述弹簧片为带有四个扇形叶片的圆形弹簧片，以保证板料受力均匀；所述内冲头安装在外冲头内部，弹簧片安装在内冲头下部，四个扇形叶片装于外冲头下表面上的四个环形开口处。
【文档编号】B21D39/02GK203578591SQ201320816965
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】张梦溪, 庄蔚敏, 李兵, 许钦华 申请人:吉林大学
【专利摘要】本实用新型提供一种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置，涉及汽车制造冲压加工【技术领域】，该装置由复合冲头、压边圈、凹模组成，复合冲头由外冲头、内冲头、弹簧片组成，且三者同轴布置；内冲头和弹簧片安装于外冲头内部，弹簧片安装在内冲头下部，弹簧片的四个扇形叶片安装于外冲头下表面的四个环形开口处，以保证弹簧片向外冲头外运动；本实用新型在铆接过程中，当复合冲头运动到行程下止点时，外冲头停止运动，内冲头推动弹簧片向外冲头外部运动，进而给板料向下的力，使板料可以更好的进入凹模空腔底部的凹槽内，和凹模充分贴合，形成自锁，增强铆接接头的强度，改善的无铆钉铆接接头的质量。
【专利说明】一种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及汽车制造领域中的加工装置，具体是一种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置。
【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。但是由于镁、铝等轻质材料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高强钢和镁、铝合金的连接。
[0003]无铆钉铆接技术是近些年发展较快的一种薄板材料机械连接技术，通过一个瞬间加工过程，依据板料本身材料的挤压变形，形成一个具有一定抗拉力和剪切强度的无应力集中内部镶嵌圆点，实现板料之间的连接。无铆钉铆接工艺能够满足高强钢或镁铝等轻型材料的连接要求，易于实现板料连接的自动化和机械化，且属于冷成型过程，因此铆接过程中无化学反应，解决了电焊产生的难题，因此迅速在车身覆盖件中广泛应用。
[0004]在无铆钉铆接过程中，两板料之间有一个锁住的过程，即板料不能整体再向下变形扩展时，就会挤压凹模空腔底部，并开始局部向空腔底部凹槽变形扩展，形成紧密的连接点。板料在冲头的作用下如果不能充分在凹模的空腔内变形，则铆接形成连接点的强度将降低。现有的无铆钉铆接设备无法保证板料充分贴合在凹模空腔底部凹槽内，影响了铆接点的强度。
【发明内容】
[0005]本实用新型针对目前无铆钉铆接设备的不足，提出一种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置，能够使铆接接头处的板料更好的贴合在凹模空腔底部的凹槽内，从而保证铆接点的强度。
[0006]本实用新型是通过以下技术方案实现的，结合【专利附图】
【附图说明】如下:
[0007]—种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置，主要由复合冲头、压边圈、凹模组成，所述复合冲头内套于压边圈中，并与上下板材、凹模由上而下同轴布置；所述的复合冲由外冲头、内冲头和弹簧片组成。外冲头下端面直径小于上端面直径，即外表面设有一定的拔模斜度，便于冲头退模，下端面边缘处设有圆形倒角。内冲头与外冲头和弹簧片同轴布置。弹簧片的具体形状如图3所示，边缘处均设有圆形倒角。在外冲头的下端面上开有四个环形开口如图2所示，用于弹簧片从外冲头内向外运动。
[0008]所述压边圈为环形柱体，用于对板材施加压边力。
[0009]所述凹模顶部设有空腔，空腔底部圆周处设有截面为半圆形的环形凹槽。
[0010]本实用新型相比现有技术具有以下优点:在铆接过程中，当外冲头达到冲程下止点时停止运动，内冲头继续向下运动推动弹簧片向外冲头外运动，进而给铆接接头处的板料一个向下的力，使板料可以更好的贴合在凹模空腔底部的凹槽内，改善了由于板料不能很好的与凹模贴合使铆接点强度降低的问题，从而铆接出更好质量的接头。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型所述的一种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置的结构示意图。
[0012]图2为本实用新型所述的复合冲头的外冲头下端面仰视图。
[0013]图3为本实用新型所述的复合冲头的弹簧片外形示意图。
[0014]图4为本实用新型实施工艺流程中压边圈压紧板料；
[0015]图5为本实用新型实施工艺流程中复合冲头向下运动开始铆接成形；
[0016]图6为本实用新型实施工艺流程中外冲头停止运动，内冲头向下运动推动弹簧片运动；
[0017]图7为本实用新型实施工艺流程中铆接结束，冲头复位。
[0018]图中:1.外冲头2.内冲头3.弹簧片4.压边圈5.凹模6.半圆形环形凹槽7.下板料8.上板料。
【具体实施方式】
[0019]以下对本实用新型的实施实例做详细说明，本实施实例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述实例。
[0020]本实用新型包括复合冲头(外冲头1、内冲头2、弹簧片3)、压边圈4、凹模5组成。其中复合冲头内套于压边圈4中，并与板料7、8和凹模5由上而下依次同轴布置。
[0021]复合冲头外冲头1、内冲头2、弹簧片3同轴布置。外冲头I为圆空心圆台结构，下表面直径小于上表面直径，下表面有四个圆环形开口如图2所示。外冲头外表面有一定拔模斜度，以方便冲头退模。内冲头2为圆柱形实心冲头，装于外冲头I内部。弹簧片3是有四个扇形叶片的圆形弹簧片，保证板料受力均匀，具体形状如图3所示。弹簧片3的四个扇形叶片安装在外冲头I下表面的四个环形开口处，中心部分在内冲头的下方，安装时使弹簧片向内冲头一面拱起，使其具有一定得弹性。
[0022]复合冲头的外冲头1、内冲头2，凹模5均为硬度很高的磨具钢，如Crl2MoV等。弹簧片的材料为合金结构钢，如60Si2Mn等。
[0023]本实用新型装置工作时，先将铆接板料放置于凹模5上，驱动压边圈4压紧板料，然后启动复合冲头(外冲头1、内冲头2、弹簧片3)向下运动对板料进行铆接。当外冲头I运动到冲头下止点，即将上下板料冲至凹模5的空腔底部时，外冲头I停止运动，内冲头2继续向下运动，推动弹簧片3从外冲头I下表面上的四个开口处向外冲头I外部运动，进一步给板料向下的力，使板料更好的贴合与凹模的凹槽内。铆接完成之后，内冲头2先向上运动直到弹簧片3完全弹回外冲头I的内部停止运动，此后复合冲头(外冲头1、内冲头2、弹簧片3)向上运动回复最初工位。无铆钉铆接工艺完成。
[0024]实施例1:[0025]参阅图1所示，本例包括:复合冲头(外冲头1、内冲头2、弹簧片3)、压边圈4、上下铆接板料7，8、凹模5。复合冲头、压边圈4、上下铆接板料7、8及凹模5从上到下一次布置。复合冲头套接与压边圈4内。外冲头1、内冲头2、弹簧片3同轴布置，内冲头2，弹簧片3安装于外冲头I内部。凹模5与复合冲头同轴布置。
[0026]外冲头I为空心圆台结构，底部直径为5.2mm，外壁拔模角度为5°，底部边缘圆角为0.5mm。外冲头I初始位置下表面距上铆接板料8距离为9mm。内冲头2为实心圆柱结构，底面直径为3mm,底部边缘圆角为0.5mm，底部距外冲头内底部表面距离为2mm。弹簧片3厚度为1mm，展开直径为5.6mm,安装后弹簧片顶部距内冲头底部为0.3_。
[0027]凹模5圆柱形空腔直径为8mm,在空腔底部设有截面直径为Imm的半圆形环形凹槽6。
[0028]本实例所用到的上下铆接板料7、8为5083铝合金材料，上下铆接板料厚度均为Imm0
[0029]在铆接过程中复合冲头冲压速度为100mm/min，外冲头I运动到行程的下止点停止运动后，内冲头继续以100mm/min的速度运动，复合冲头行程距离为外冲头I下表面距板料距离，两板料厚度以及复合冲头侵入凹模5内深度三个距离总和，本例中复合冲头行程为11.7_。外冲头停止运动后，内冲头行程为0.8_。
[0030]本实例实施流程如图4、图5、图6、图7所示，将上下铆接板料7、8放置于凹模5模具上，驱动压边圈4压紧上铆接板料8 ;启动复合冲头(外冲头1、内冲头2、弹簧片3)向下运动开始铆接成形；当复合冲头运动到行程的下止点时，外冲头I停止运动，内冲头2继续向下运动，推动弹簧片3向外冲头I外运动直到内冲头2运动到下止点位置，内冲头2停止运动，此时铆接结束，上下板料7、8在外冲头I压力作用下进入凹模5的圆柱形空腔，在弹簧片3的作用下更好的进入空腔底部的半圆形环形槽6形成自锁接头，由于弹簧片3的作用，板料可以更好的贴合与凹模5的半圆形环形凹槽6内，铆接接头的强度增加；内冲头2向上运动到上止点位置，弹簧片3弹回外冲头I内部，复合冲头(外冲头1、内冲头2、弹簧片3)退回初始工位，无铆钉铆接完成。
[0031]实施例2:
[0032]本实例所用到的上铆接板料8为5083铝合金材料，下铆接板料7为高强度钢板，上下铆接板料厚度均为1mm。
[0033]在铆接过程中复合冲头冲压速度为150mm/min，外冲头I运动到行程的下止点停止运动后，内冲头继续以150mm/min的速度运动，复合冲头行程距离为外冲头I下表面距板料距离，两板料厚度以及复合冲头侵入凹模5内深度三个距离总和，本例中复合冲头行程为11.7_。外冲头停止运动后，内冲头行程为0.8_。
[0034]同实施例1，铆接过程及原理不予赘述。
【权利要求】
1.一种改善铆接接头质量的无铆钉铆接装置，主要由复合冲头、压边圈、凹模组成，其特征在于，所述复合冲头由外冲头、内冲头、和弹簧片组成，所述复合冲头的外冲头、内冲头、和弹簧片同轴布置；所述外冲头下表面开有四个环形开口，以保证弹簧片从外冲头内部向外部运动；所述弹簧片为带有四个扇形叶片的圆形弹簧片，以保证板料受力均匀；所述内冲头安装在外冲头内部，弹簧片安装在内冲头下部，四个扇形叶片装于外冲头下表面上的四个环形开口处。
【文档编号】B21D39/02GK203578591SQ201320816965
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】张梦溪, 庄蔚敏, 李兵, 许钦华 申请人:吉林大学
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