一种无铆钉连接装置及其工作方法与流程

本发明涉及一种无铆钉连接装置及其工作方法，涉及板件连接技术领域。

背景技术：

无铆钉连接技术起源于20世纪80年代末，由德国的tox公司率先研发成功，也称其为tox连接技术。该技术属金属板材连接技术之一，是一种利用板件本身的冷变形能力，对板件进行压力加工，使板件产生局部变形而将板件连接在一起的一种板件连接技术。无铆钉连接相对于传统的点焊，具有疲劳强度高、外观质量优、无变形和安全环保等优点。

现有的无铆钉连接设备主要集中在对无铆钉连接装置结构上的调整和增加铆接件加热处理的装置，但动力源仍主要采用的是传统的气压，从而铆接成形后连接接头性能的提升空间有限，对于一些变形抗力大和成形后接头性能差的材料的无铆钉连接改进方案受限，成形工艺有一定的局限性。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种无铆钉连接装置及其工作方法，不仅结构简单，而且便捷高效。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种无铆钉连接装置，包括u形架，所述u形架的内部上方设置有铆枪，所述u形架的内部下方设置有凹模，所述凹模的顶面开设有与铆枪的冲头同轴的圆形凹槽，所述圆形凹槽内部同轴固设有凸台，凸台外周与圆形凹槽内周之间的间隙形成圆形边槽；所述铆枪包括螺接在u形架内部上方的法兰，法兰内部自上往下依次设有线圈、驱动片、冲头，线圈底面用于与驱动片顶面接触，驱动片底面与冲头顶面紧密贴合。

优选的，所述法兰内部开设有竖直的圆孔，所述圆孔的上下两端均贯穿法兰的上下端面，所述法兰的顶面开设有内径大于圆孔且与圆孔同轴的圆槽，圆孔与圆槽相通，所述圆槽的周部开设有径向延伸的线槽。

优选的，所述法兰的顶面与u形架的内顶面相互接触，圆槽中设置有线圈，圆孔中同轴设置有驱动片与冲头，冲头外径与驱动片外径均等于圆孔内径；所述线圈正负极的电线经线槽穿出与外部电源系统连接。

优选的，所述冲头包括由上往下依次同轴固设为一体的大直径圆柱体、小直径圆柱体、圆台体组成，大直径圆柱体的外径等于圆孔内径且顶面与驱动片底面紧密贴合，圆台体的宽头朝上、细头朝下。

优选的，所述法兰的底面上螺接有一端盖板，所述端盖板中部开设有用以小直径圆柱体、圆台体竖直穿出的让位通孔，所述大直径圆柱体与端盖板之间的小直径圆柱体上套设有压缩弹簧。

优选的，所述凹模的底端同轴固设有外径小于凹模外径的外螺纹轴，凹模形状为圆柱体，u形架的内部下方开设有用于凹模同轴嵌入的圆柱孔，圆柱孔内底部设有与外螺纹轴螺接的内螺纹孔。

优选的，还包括为线圈供电的电源系统，所述电源系统包括沿着线圈正极至线圈负极依次电连接在连接线路上的变压器、整流器、限流电阻、充电开关、放电开关，变压器由电源供电，该连接线路上还并联有电容器组，所述充电开关与放电开关经一开关控制箱分别控制。

一种无铆钉连接装置的工作方法，按以下步骤进行：（1）准备工作：根据铆接过程中所需能量和力，确定电源系统的放电电压大小，并设定电压；（2）设备充电：通过开关控制箱闭合充电开关对电容器组进行充电，直至充电结束；（3）设备放电：通过开关控制箱闭合放电开关，由电容器组对线圈进行放电，在线圈上形成脉冲电流，导致其周围瞬时产生强的脉冲磁场，驱动片靠近线圈的一侧会在该磁场的作用下产生涡流，驱动片中的涡流受到线圈磁场的强烈作用，线圈和驱动片之间会产生电磁排斥力，使得驱动片向下运动；（4）无铆钉连接：向下运动的驱动片推动冲头迅速下移，冲头的下移将压缩压缩弹簧，冲头的下移将与凹模配合完成无铆钉连接；（5）复位：无铆钉连接完成后，压缩弹簧部分回弹使得驱动片和冲头迅速复位，为下一次的无铆钉连接作准备。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该无铆钉连接装置的结构简单，通过外部电源系统给线圈放电，成形时间短，加载速率高，为无铆钉连接接头连接强度和疲劳寿命的提高提供了可能，采用电磁力驱动的方式，拓宽了无铆钉连接的工艺窗口；凹模能够与冲头相互配合，实现无铆钉连接，操作方便。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的构造示意图一。

图2为本发明实施例的构造示意图二。

图3为本发明实施例的构造示意图三。

图4为法兰的构造示意图。

图5为凹模的构造示意图。

图6为冲头的构造示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~6所示，一种无铆钉连接装置，包括u形架1，所述u形架的内部上方设置有铆枪2，所述u形架的内部下方设置有凹模3，所述凹模的顶面开设有与铆枪的冲头4同轴的圆形凹槽5，所述圆形凹槽内部同轴固设有凸台6，凸台外周与圆形凹槽内周之间的间隙形成圆形边槽7；所述铆枪包括螺接在u形架内部上方的法兰8，法兰内部自上往下依次设有线圈9、驱动片10、冲头，线圈底面用于与驱动片顶面接触，可以使得驱动片中产生尽可能大的感应涡流，进而产生大的电磁排斥力，也能提高了能量利用率，驱动片底面与冲头顶面紧密贴合。

在本发明实施例中，所述法兰内部开设有竖直的圆孔11，所述圆孔的上下两端均贯穿法兰的上下端面，所述法兰的顶面开设有内径大于圆孔且与圆孔同轴的圆槽12，圆孔与圆槽相通，所述圆槽的周部开设有径向延伸的线槽13；驱动片和冲头均可在圆孔内竖直滑动。

在本发明实施例中，所述法兰的顶面与u形架的内顶面相互接触，圆槽中设置有线圈，圆孔中同轴设置有驱动片与冲头，冲头外径与驱动片外径均等于圆孔内径；所述线圈正负极的电线经线槽穿出与外部电源系统14连接。

在本发明实施例中，所述冲头包括由上往下依次同轴固设为一体的大直径圆柱体15、小直径圆柱体16、圆台体17组成，大直径圆柱体的外径等于圆孔内径且顶面与驱动片底面紧密贴合，圆台体的宽头朝上、细头朝下且外径小于圆形凹槽内径，在连接过程中可直接压入所述凹模的圆形凹槽内完成板料37之间的连接。

在本发明实施例中，所述法兰的底面上螺接有一端盖板18，所述端盖板中部开设有用以小直径圆柱体、圆台体竖直穿出的让位通孔19，所述大直径圆柱体与端盖板之间的小直径圆柱体上套设有压缩弹簧20，压缩弹簧的顶端通过所述大直径圆柱体的端面限位，底端通过所述端盖板限位；端盖板四周经若干个螺钉21与法兰底端螺接。

在本发明实施例中，所述法兰的四周经若干根竖直的螺栓22与u形架螺接，螺栓上螺接有螺母23。

在本发明实施例中，所述凹模的底端同轴固设有外径小于凹模外径的外螺纹轴24，凹模形状为圆柱体，u形架的内部下方开设有用于凹模同轴嵌入的圆柱孔25，圆柱孔内底部设有与外螺纹轴螺接的内螺纹孔26，以便凹模通过螺纹连接的方式与u形架连接在一起，根据凹模上方放置连接件的厚度不同，可以通过转动凹模使凹模升降，以使冲头下端面与凹模上端面之间的高度达到合适的高度，即可开始无铆钉连接。

在本发明实施例中，还包括为线圈供电的电源系统，所述电源系统包括沿着线圈正极27至线圈负极28依次电连接在连接线路上的变压器29、整流器30、限流电阻31、充电开关32、放电开关33，变压器由电源34供电，该连接线路上还并联有电容器组35，所述充电开关与放电开关经一开关控制箱36分别控制，开关控制箱分别控制充电开关和放电开关的闭合和开启。

在本发明实施例中，所述线圈为缠有铜线的环形圆盘，在线圈的最外层引有两个接线端，一端与所述电源系统的正极相连，另一端与所述电源系统负极相连。

在本发明实施例中，所述驱动片为圆柱形的铜体，安装在所述线圈的下方。

一种无铆钉连接装置的工作方法，按以下步骤进行：（1）准备工作：根据铆接过程中所需能量和力，确定电源系统的放电电压大小，并设定电压；（2）设备充电：通过开关控制箱闭合充电开关对电容器组进行充电，直至充电结束；（3）设备放电：通过开关控制箱闭合放电开关，由电容器组对线圈进行放电，在线圈上形成脉冲电流，导致其周围瞬时产生强的脉冲磁场，驱动片靠近线圈的一侧会在该磁场的作用下产生涡流，驱动片中的涡流受到线圈磁场的强烈作用，线圈和驱动片之间会产生电磁排斥力，使得驱动片向下运动；（4）无铆钉连接：向下运动的驱动片推动冲头迅速下移，冲头的下移将压缩压缩弹簧，冲头的下移将与凹模配合完成无铆钉连接；（5）复位：无铆钉连接完成后，压缩弹簧部分回弹使得驱动片和冲头迅速复位，为下一次的无铆钉连接作准备。采用电磁力作为动力源，通过设定电压大小，闭合充电开关对电容器组充电，然后闭合放电开关对线圈放电，通电线圈周围会产生强的脉冲磁场，驱动片靠近线圈的一侧会在该磁场的作用下产生涡流，驱动片中的涡流受到线圈磁场的作用，线圈和驱动片之间会产生电磁排斥力，驱动片在该力作用下推动冲头下移，从而实现无铆钉连接，工艺简单，操作方便，满足不同铆接条件下的需要，拓宽了无铆钉连接成形工艺窗口。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的无铆钉连接装置及其工作方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。