接合装置及接合体的制造方法与流程

本发明涉及接合装置及接合体的制造方法。

背景技术：

以往，已知有通过机械压铆来接合金属制的多个板材的接合装置(例如，参照日本特开2009-226414)。

以往的接合装置构成为具备具有凹部的冲模和与凹部相向配置的冲头，冲头能够相对于冲模进行移动。并且，在在冲模上载置有平坦的下板(配置于冲模侧的板材)及上板(配置于冲头侧的板材)的状态下，冲头向冲模移动，由此利用冲头将上板及下板向凹部侧按压而使其变形，形成互锁部。通过该互锁部，以机械的方式接合上板及下板。

技术实现要素：

在此，在以往的接合装置中，在上板的强度低于下板的强度的情况下，认为难以形成互锁部。具体而言，在上板的强度低于下板的强度的情况下，通过冲头将上板及下板向凹部侧按压时，构成下板与冲头之间的上板的金属(上板母材)向冲头的外周侧流动，冲头与下板之间的上板母材不足，由此有可能无法形成互锁部。

本发明提供一种即使在配置于冲头侧的板材的强度低于配置于冲模侧的板材的强度的情况下，也能够形成互锁部的接合装置及使用了该接合装置的接合体的制造方法。

本发明的第一方案的接合装置通过机械压铆来接合金属制的多个板材，具备：冲模，具有凹部；及冲头，与凹部相向配置。冲头包括内侧冲头部和在内侧冲头部的周围配置的外侧冲头部，内侧冲头部及外侧冲头部构成为能够相对移动，上述冲头能够在上述冲头的前端形成凹陷。并且，接合装置构成为，在冲头的前端形成有凹陷的状态下，通过使冲模及冲头相对移动而利用冲头将多个板材向凹部侧按压以使上述多个板材变形，然后通过使内侧冲头部及外侧冲头部相对移动而利用内侧冲头部将凹陷内的金属压出。

通过这样构成，能够在冲头的前端的凹陷中确保构成板材的金属(母材)，因此能够通过压出该金属而形成互锁部。

在上述接合装置的基础上，也可以是，多个板材是包括第一板材和第二板材的两块板材，配置于冲头侧的第一板材的强度低于配置于冲模侧的第二板材的强度。

如果这样构成，则在配置于冲头侧的板材的强度低于配置于冲模侧的板材的强度的情况下能够形成互锁部。

在上述接合装置的基础上，也可以是，通过使上述外侧冲头部比上述内侧冲头部向上述板材侧相对移动而形成上述凹陷。

在上述接合装置的基础上，也可以是，上述内侧冲头部为圆柱状，上述外侧冲头部为圆筒状。

在上述接合装置的基础上，也可以是，定义上述凹部的一部分的上述冲模的底面在上述底面的周缘具有圆环状的槽部。

本发明的第二方案的接合体的制造方法是使用具备具有凹部的冲模和与凹部相向配置的冲头的接合装置，制造通过机械压铆来接合金属制的多个板材而成的接合体的方法。冲头包括内侧冲头部和在内侧冲头部的周围配置的外侧冲头部，内侧冲头部及外侧冲头部构成为能够相对移动，能够在上述冲头的前端形成凹陷。并且，接合体的制造方法包括如下的步骤：在冲头的前端形成有凹陷的状态下，通过使冲模及冲头相对移动而利用冲头将多个板材向凹部侧按压以使上述多个板材变形；及通过使内侧冲头部及外侧冲头部相对移动而利用内侧冲头部将凹陷内的金属压出。

通过这样构成，能够在冲头的前端的凹陷中确保构成板材的金属(母材)，因此能够通过压出该金属而形成互锁部。

在上述接合体的制造方法的基础上，也可以是，多个板材是包括第一板材和第二板材的两张板材，配置于冲头侧的第一板材的强度低于配置于冲模侧的第二板材的强度。

如果这样构成，则在配置于冲头侧的板材的强度低于配置于冲模侧的板材的强度的情况下能够形成互锁部。

在上述接合体的制造方法的基础上，也可以是，通过使上述外侧冲头部比上述内侧冲头部向上述板材侧相对移动而形成上述凹陷。

在上述接合体的制造方法的基础上，也可以是，上述内侧冲头部为圆柱状，上述外侧冲头部为圆筒状。

在上述接合体的制造方法的基础上，也可以是，定义上述凹部的一部分的上述冲模的底面在上述底面的周缘具有圆环状的槽部。

根据本发明的接合装置及使用了该接合装置的接合体的制造方法，即使在配置于冲头侧的板材的强度低于配置于冲模侧的板材的强度的情况下，也能够形成互锁部。

附图说明

上述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的附图标记表示相同的部件。

图1是用于说明本实施方式的接合装置的示意性的剖视图。

图2是表示图1的接合装置的冲头的前端的图。

图3是表示图1的接合装置的冲模的凹部的俯视图。

图4是用于说明使用了本实施方式的接合装置的接合体的制造方法的图，是表示在冲头的前端形成有凹陷的状态的示意性的剖视图。

图5是用于说明使用了本实施方式的接合装置的接合体的制造方法的图，是表示冲头的前端进入了冲模的凹部的状态的示意性的剖视图。

图6是用于说明使用了本实施方式的接合装置的接合体的制造方法的图，是表示通过内侧冲头部将凹陷内的金属压出后的状态的示意性的剖视图。

图7是用于说明使用了本实施方式的接合装置的接合体的制造方法的图，是表示冲头被拔出后的状态的示意性的剖视图。

图8是表示通过本实施方式的接合装置接合的接合体的示意性的剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图来说明本发明的一实施方式。

首先，参照图1～图3来说明本发明的一实施方式的接合装置100。

接合装置100构成为通过机械压铆来接合金属制的两块板材60及70。如图1所示，该接合装置100具备冲模1及冲头2，构成为冲头2能够相对于冲模1移动。

冲模1具有能够载置板材60及70的表面1a。在表面1a上形成有凹部11。凹部11(参照图3)在俯视观察下(从z1方向观察下)形成为圆形。该凹部11的深度根据例如板材60及70的厚度等而设定。在凹部11的底面11a的周缘形成有圆环状的槽部11b(参照图3)。

板材60及70层叠于冲模1的表面1a。具体而言，板材60载置于冲模1的表面1a，板材70载置于板材60。板材60的材质为例如高张力钢，板材70的材质为例如铝合金。因此，板材70的强度(拉伸强度)低于板材60的强度。即，板材70与板材60相比延展性高，在被施加了压力的情况下，板材70比板材60容易变形。另外，板材60是本发明的第二板材的一例，板材70是本发明的第一板材的一例。

冲头2构成为，与冲模1的凹部11相向配置，能够相对于冲模1沿着上下方向(z1及z2方向)移动。冲头2(参照图2)在从前端2a侧观察时(从z2方向观察时)形成为圆形。冲头2的中心轴与凹部11的中心一致，冲头2的直径小于凹部11的直径。该冲头2包括配置于中心的内侧冲头部21和配置于内侧冲头部21的周围的外侧冲头部22。

内侧冲头部21形成为圆柱状，并且外侧冲头部22形成为圆筒状，在外侧冲头部22的内部嵌合内侧冲头部21。内侧冲头部21及外侧冲头部22构成为能够相对移动，且构成为能够在前端2a形成凹陷23(参照图4)。

并且，接合装置100构成为，在在冲头2的前端2a形成有凹陷23的状态下，使冲头2相对于载置有板材60及70的冲模1向下方向(z1方向)移动，由此通过冲头2将板材60及70向凹部11侧按压而使其变形，然后通过内侧冲头部21压出凹陷23内的金属71(参照图5)。

-接合体的制造方法-

接下来，参照图1及图4～图8来说明使用了本实施方式的接合装置100的接合体50的制造方法(接合装置100的动作例)。

首先，如图1所示，在冲模1的表面1a上载置板材60，并在板材60上载置板材70。配置于冲头2侧的板材70的强度低于配置于冲模1侧的板材60。板材60及70被冲孔模板(省略图示)压紧于冲模1的表面1a。

并且，通过外侧冲头部22向下方向(z1方向)移动而如图4所示地在冲头2的前端2a形成凹陷23。接下来，内侧冲头部21及外侧冲头部22这两方向下方向移动。因此，外侧冲头部22比内侧冲头部21先与板材70a接触并进入。并且，向冲头2的凹陷23填充构成板材70a的金属(上板母材)71。该金属71在形成后述的互锁部74(参照图6)时被利用。即，冲头2的凹陷23为了确保用于形成互锁部74的金属71而设置。

另外，内侧冲头部21及外侧冲头部22这两方进一步向下方向移动，通过冲头2按压板材70a及60，从而板材70a及60变形，如图5所示，冲头2的前端2a进入凹部11。此时，在板材60a中，形成与凹部11的底面11a接触的底部61，并且形成与凹部11的内周面接触的侧周部62。另外，在板材70b中，在板材60a的底部61与冲头2的前端2a之间形成底部72，并且在板材60a的侧周部62与外侧冲头部22的外周面之间形成侧周部73。金属71填充于凹陷23，在底部72，与内侧冲头部21对应的区域比与外侧冲头部22对应的区域厚。另外，冲头2对于凹部11的进入量根据例如凹部11的深度等来设定。

接下来，通过内侧冲头部21向下方向移动，而如图6所示地冲头2的凹陷23被消除，冲头2的前端2a变得平坦。因此，凹陷23内的金属71(参照图5)被压出，通过该压力，在板材60b上形成环状突部63，并且在板材70c上形成互锁部74。环状突部63通过使构成板材60a(参照图5)的金属向槽部11b逃散而形成，互锁部74伴随着环状突部63而形成。互锁部74以从侧周部73向径向的外侧突出的方式形成，以向板材60b的侧周部62啮入的方式形成。因此，互锁部74与侧周部62卡合，板材60b及70c以机械的方式接合。

然后，冲头2向上方向(z2方向)移动，从而如图7所示地冲头2从板材60b及70c拔出。并且，解除基于冲孔模板的按压，将板材60b及70c从冲模1拆下。

这样，制造出图8所示那样的接合体50。在该接合体50中，通过圆环状的互锁部74而以机械的方式接合板材60b及70c。即，通过冲模1及冲头2使层叠的平坦的板材60及70变形(塑性变形)而形成板材60b及70c。该板材60b及70c通过互锁部74接合而成为接合体50。另外，在接合体50中，在一面(冲头2侧的面)50a上形成有凹部51，在另一面(冲模1侧的面)50b上形成有突部52。

-效果-

在本实施方式中，如上所述，在在冲头2的前端2a形成有凹陷23的状态下，使冲头2向下方向移动，由此利用冲头2将板材60及70向凹部11侧按压而使其变形，然后通过内侧冲头部21将凹陷23内的金属71压出。通过这样构成，能够在冲头2的前端2a的凹陷23中确保构成板材70b的金属(上板母材)71，因此能够通过将该金属71压出而形成互锁部74。因此，即使在配置于冲头2侧的板材70的强度低于配置于冲模1侧的板材60的强度的情况下，也能够形成互锁部74，因此能够制造出接合体50。

-其他实施方式-

另外，本次公开的实施方式在全部点上为例示，不应成为限定性的解释的依据。因此，本发明的技术范围不是仅通过上述实施方式来解释，而是基于权利要求书的记载来划定。另外，本发明的技术范围包含与权利要求书同等的意思及范围内的全部变更。

例如，在上述实施方式中，示出了接合装置100通过机械压铆来接合两块板材60及70的例子，但是并不局限于此。也可以是接合装置通过机械压铆来接合三块以上的板材。

另外，在上述实施方式中，示出了板材70的强度低于板材60的强度的例子，但是不限于此。两板材的强度也可以相同。即，虽然示出了板材70的材质为铝合金且板材60的材质为高张力钢的例子，但是不限于此。两板材的材质也可以相同(例如，为铝合金)。

另外，在上述实施方式中，板材60及70的厚度可以相同，也可以不同。

另外，在上述实施方式中，示出了冲头2相对于冲模1移动的例子，但是不限于此。也可以是冲模相对于冲头移动。例如，可以是冲模相对于形成有凹陷的冲头移动，在冲头的前端进入冲模的凹部之后，外侧冲头部与冲模一起移动，由此将凹陷内的金属压出。

另外，在上述实施方式中，示出了冲头2及凹部11为圆形的例子，但是不限于此。冲头及凹部也可以是多边形等其他形状。

另外，在上述实施方式中，示出了在凹部11形成槽部11b的例子，但是不限于此。在凹部也可以不用形成槽部。

本发明能够利用于通过机械压铆来接合金属制的多个板材的接合装置及使用了该接合装置的接合体的制造方法。