一种汽车用高性能锁铆铆钉及其压铆上模的制作方法

1.本实用新型属于紧固件制造技术领域，具体涉及一种汽车用高性能锁铆铆钉及其压铆上模。


背景技术：

2.紧固件是作紧固连接用且应用极为广泛的一类机械零件。在各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、仪表和用品等上面，都可以看到各式各样的紧固件。
3.车辆紧固件中的铆接，是将锁铆铆钉穿过被铆接件上的预制孔，使两个或两个以上的被铆接件连接在一起，如此构成的不可拆连接。铆接具有工艺设备简单、抗震、耐冲击和牢固可靠等优点。传统铆接工艺的铆接点易形成摩擦带来噪音和质量缺陷，产生松脱，造成安全问题，且连接点的气密性差。锁铆连接是锁铆铆钉在外力的作用下，通过穿透第一层板材和中间层板材，并在底层板材中进行流动和延展，形成一个相互镶嵌的塑性变形的铆钉连接过程。具有很高的动态疲劳强度和撞击能量吸引特性；铆接材料组合广泛；铆接过程可以实现自动化，一次成型效率高。
4.目前普通的锁铆铆钉如图1至3所示，铆接后无法保证锁铆铆钉1与板材2完全贴合，锁铆铆钉1与板材2之间的间隙3大，气密性差；仅依靠锁铆铆钉1与板材2间径向的摩擦力提供扭矩，难以达到有效的防转效果。


技术实现要素：

5.为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种汽车用高性能锁铆铆钉。铆接后的锁铆铆钉与板材能完全贴合，间隙小，能承受更大的拉脱力，且气密性好；具备有效的防转措施，以达到一定防转效果，且可一次成型，成本低。
6.为达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种汽车用高性能锁铆铆钉及其压铆上模，所述铆接铆钉包括一体组成的头部和钉腿部；其特征是，其中，
8.头部，所述头部在顶端面向下凹设有环凹槽，以在该头部上形成铆接形变边角；所述头部与钉腿部的外壁之间采用圆弧过渡连接形成内圆弧部；
9.钉腿部，所述钉腿部的外壁均布有多个切边；
10.所述钉腿部设有内孔，所述内孔是由上直孔部和下扩孔部自上而下连通而成；其中，
11.下扩孔部的孔壁是由第一倒角部、第一锥形面、第二锥形面、第二倒角部和第三倒角部依序相接而成的多台阶结构，以在所述钉腿部的底部形成钉腿尖部；所述下扩孔部的第一锥形面是通过第一倒角部连接所述上直孔部的孔壁的；所述第二锥形面是通过第二倒角部连接第三倒角部的，且所述第三倒角部连接钉腿部的外壁；
12.所述压铆上模，在其底面的沿边环设斜面部，该斜面部与所述头部的环凹槽和铆
接形变边角相对应设置。
13.如上所述的一种汽车用高性能锁铆铆钉及其压铆上模，所述切边的切面宽度为0.9～1.1mm，所述切边的切入深度为0.8～1.1mm。
14.如上所述的一种汽车用高性能锁铆铆钉及其压铆上模，所述上直孔部的形状可以是多边形。
15.如上所述的一种汽车用高性能锁铆铆钉及其压铆上模，所述第一倒角部的直径为1～1.1mm，所述第一锥形面相对内孔中心线的倾斜角度为18
°
～22
°
；所述第二锥形面相对内孔中心线i的倾斜角度为28
°
～32
°
；所述第二倒角部的直径为0.4～0.5mm，所述第三倒角部的直径0.3～0.4mm。
16.上述提供的技术方案具有如下有益效果：
17.一是，本实用新型锁铆铆钉的头部开有环凹槽，降低了头部的屈服强度，结合压铆上模设有的斜面部，迫使头部的铆接形变边角与上板接触时屈服向上翘曲，且与压铆上模贴合，以进一步减小本实用新型锁铆铆钉与上板的间隙，提升铆接性能。
18.二是，本实用新型锁铆铆钉的钉腿部采用多台阶结构设计，一方面可控制钉腿部的内孔开口角度，另一方面可使钉腿部更顺畅地向上翘曲，加大弯曲程度，使锁铆铆钉的自锁能力得到增强。
19.三是，本实用新型锁铆铆钉铆接后的钉腿部由于四周已充满上板和下板的板料，可防止锁铆铆钉旋转，不仅加强了锁铆铆钉的抗扭能力，且切边的制作工艺易于成型，成本低廉。
20.四是，本实用新型锁铆铆钉的头部与钉腿部相接的内圆弧部，是模拟锁铆时上板和下板的板料的变形状态进行设计。保证锁铆时，板料顺畅，不出现憋死等状况，且能在铆接后紧贴本实用新型锁铆铆钉，减小板材与铆钉的间隙，增大板材与铆钉的接触面积。一方面提高了铆接后的气密性，另一方面提升板材与铆钉的自锁能力，进一步提升铆接后的抗扭和抗拉能力。
21.五是，本实用新型锁铆铆钉设有多边形上直孔部，当该锁铆铆钉受到一定扭力而有顺时针旋转方向v趋势时，上板和下板的板料不仅对锁铆铆钉的切边处施以作用力，还会由于内孔的多边形作用，钉腿部内壁同时受到板料对其的向外作用力，进一步提升了本实用新型锁铆铆钉的抗扭能力。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
23.图1是现有技术锁铆铆钉的立体结构示意图；
24.图2是现有技术锁铆铆钉的剖视结构示意图；
25.图3是现有技术锁铆铆钉与板材铆接后的剖视结构示意图；
26.图4是本实用新型锁铆铆钉的立体结构示意图；
27.图5是本实用新型锁铆铆钉的剖视结构示意图；
28.图6是本实用新型锁铆铆钉的仰视结构示意图；
29.图7是本实用新型锁铆铆钉的钉腿部的局部结构示意图；
30.图8是本实用新型压铆上模的主视结构示意图；
31.图9是本实用新型锁铆铆钉铆接前的剖视结构示意图；
32.图10是本实用新型锁铆铆钉铆接过程的剖视结构示意图一；
33.图11是本实用新型锁铆铆钉铆接过程的剖视结构示意图二；
34.图12是本实用新型锁铆铆钉铆接过程的剖视结构示意图三；
35.图13是本实用新型锁铆铆钉铆接后的剖视结构示意图；
36.图14是本实用新型锁铆铆钉铆接后切边处的剖视结构示意图；
37.图15是本实用新型锁铆铆钉铆接后的仰视结构示意图；
38.图16是本实用新型锁铆铆钉(内六角孔)铆接后的仰视结构示意图；
39.图17是现有技术锁铆铆钉铆接过程中头部的局部放大示意图；
40.图18本实用新型锁铆铆钉铆接过程中头部的铆接形变边角的局部放大示意图。
具体实施方式
41.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
42.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
43.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。
44.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。
45.本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。
46.现结合图4至图18，说明本实用新型汽车用高性能锁铆铆钉及其压铆上模。所述锁铆铆钉包括一体组成的头部100和钉腿部200。本实施例中，所述锁铆铆钉的全长为4.8～5.1mm。
47.本实用新型头部100，所述头部100呈圆形，该头部100的直径为7.5～7.8mm，所述头部100的厚度为0.2～0.4mm。
48.本实用新型头部100在顶端面向下凹设有环凹槽110，以在该头部100上形成铆接形变边角120。所述环凹槽110的槽中心距锁铆铆钉中心轴o的距离为2.2～2.4mm，所述环凹槽110的深度为0.1～0.2mm。本实施例中的环凹槽110的截面形状为半圆形。
49.所述头部100与钉腿部200的外壁210之间采用圆弧过渡连接形成内圆弧部300，所述内圆弧部300的直径为2.1～2.4mm。
50.本实用新型锁铆铆钉的头部100与钉腿部200相接的内圆弧部300，是模拟锁铆时上板400和下板500的板料的变形状态进行设计。保证锁铆时，板料顺畅，不出现憋死等状况，且能在铆接后紧贴本实用新型锁铆铆钉，减小板材与锁铆铆钉的间隙，增大板材与锁铆铆钉的接触面积。
51.本实用新型钉腿部200，所述钉腿部200的外壁210均布有多个切边220。具体的，所述切边220的切面宽度h1为0.9～1.1mm，所述切边220的切入深度h2为0.8～1.1mm。最佳的，本实用新型钉腿部200的外壁210均布有二个切边220或四个切边220。本实施例中，所述钉腿部200的外壁210均布有二个切边220。
52.由于本实用新型钉腿部200设有多个切边220，故上板400和下板500与本实用新型锁铆铆钉的间隙越小，切边220与上板400和下板500的接触面越大，抗扭效果也会越好。上板400和下板500与锁铆铆钉的接触面积越大，在反复的动态载荷作用下，锁铆铆钉也越不容易脱出。
53.本实用新型钉腿部200，所述钉腿部200设有内孔230，所述内孔230是由上直孔部231和下扩孔部232自上而下连通而成。
54.所述上直孔部231的形状不仅限于图4至图12所示的圆形，还可以是多边形，如四边形、八边形，或如图13所示的六边形。本实施例中，圆形上直孔部231的形直孔直径为3.4～3.6mm，该上直孔部的直孔深度为3.9～4.1mm。所述下扩孔部232的孔壁是由第一倒角部r1、第一锥形面θ1、第二锥形面θ2、第二倒角部r2和第三倒角部r3依序相接而成的多台阶结构，以在所述钉腿部200的底部形成钉腿尖部240。具体的，所述下扩孔部的第一锥形面θ1是通过第一倒角部r1连接所述上直孔部231的孔壁的，所述第一倒角部r1的直径为1～1.1mm，所述第一锥形面θ1相对内孔中心线i(与铆钉中心轴o同轴)的倾斜角度为18
°
～22
°
。所述第二锥形面θ2是通过第二倒角部r2连接第三倒角部r3的，且所述第三倒角部r3连接钉腿部200的外壁210。具体的，所述第二锥形面θ2相对内孔中心线i的倾斜角度为28
°
～32
°
；所述第二倒角部r2的直径为0.4～0.5mm，所述第三倒角部r3的直径0.3～0.4mm。
55.如图7所示，本实用新型钉腿部200的钉腿尖部240采用多台阶结构设计，一方面可控制钉腿部200的内孔230的开口角度，另一方面可使钉腿部200更顺畅地向上翘曲，加大弯曲程度，本实用新型锁铆铆钉的自锁能力得到增强。
56.如图8所示，本实用新型压铆上模600，在其底面的沿边环设斜面部610，该斜面部610与所述头部100的环凹槽110和铆接形变边角120相对应设置，以当所述压铆上模600的底面接触到所述锁铆铆钉的头部100顶端面时，所述头部100的铆接形变边角120会屈服向上翘曲，直至贴合压铆上模600的底面。本实施例中，所述斜面部610的倾斜角为10～15
°
，倾斜起点611距锁铆铆钉中心轴o的距离为1.8～2.2mm。
57.如图9所示，铆接前，所述钉腿部200的钉腿尖部240抵住一上板400上表面，所述压铆上模600对本实用新型锁铆铆钉的头部100施以下压力f。
58.如图10所示的铆接过程，钉腿尖部240先穿过上板400到达一下板500。此时下板500由于被挤压变形，下板500与铆接下模700的接触面积增大。随着接触面积的增大，下板500与铆接下模700施于本实用新型锁铆铆钉的反作用力也随之增大，钉腿部200难以支撑，
开始向外弯曲。
59.当本实用新型锁铆铆钉的头部100上表面与上板400上表面相平时，如图13所示，钉腿部200达到最大弯曲位置，下板500的变形部填充满铆接下模700的凹槽710，此时本实用新型锁铆铆钉已完全铆在上板400和下板500中，铆接结束。
60.如图14和图15所示，本实用新型锁铆铆钉铆接后的钉腿部200由于四周已充满上板400和下板500的板料，当本实用新型锁铆铆钉受到一定扭力而有顺时针旋转方向v趋势时，切边220与板料产生干涉s，在切边处，板料对本实用新型锁铆铆钉施以作用力f1提供一定扭矩，防止本实用新型锁铆铆钉旋转。切边220不仅加强了本实用新型锁铆铆钉的抗扭能力，且切边220的制作工艺易于成型，成本低廉。
61.最佳的，如图16所示，板料充满本实用新型锁铆铆钉的六边形上直孔部231，当该锁铆铆钉受到一定扭力而有顺时针旋转方向v趋势时，上板400和下板500的板料不仅对锁铆铆钉的切边处施以作用力f1，还会由于内孔230的六边形作用，钉腿部200内壁同时受到板料对其的向外作用力f2，向外作用力f2提供一定扭矩，进一步提升了本实用新型锁铆铆钉的抗扭能力。
62.具体的，本实用新型汽车用高性能锁铆铆钉在压铆上模600作用下的铆接过程请参阅图11至13，及图17和图18所示。
63.本实用新型头部100设有环凹槽110，故当所述头部100的下端面接触到上板400时，头部100的铆接形变边角120会屈服向上翘曲。所述铆接形变边角120向上翘曲直至与压铆上模600的斜面部610相贴合，所述头部100形状基本定型。
64.当继续向压铆上模600施加压力f，直到所述头部1完全没入上板400。如图13所示，所述钉腿部200达到最大弯曲位置，下板400变形部填充满铆接下模700的凹部710，此时锁铆铆钉已完全铆入板中，铆接结束。
65.如图17所示的现有锁铆铆钉1圆弧段还未完全与板材2贴合，存在一定间隙3。由于的现有锁铆铆钉1铆接时，锁铆铆钉1的头部垂直压入钣金，头部尖端较早便与板材2形成致密连接，如现有锁铆铆钉1与板材2的相接触位置a所示，间隙3中的空气难以排出，导致铆接性能受到影响。
66.而如图18所示的本实用新型汽车用高性能锁铆铆钉，由于所述锁铆铆钉的头部100开有环凹槽110，降低了所述头部100的屈服强度，迫使头部100的铆接形变边角120与上板400接触时屈服向上翘曲。在所述头部100接触到压铆上模600的斜面部610前，所述头部100的铆接形变边角120都无法与上板400形成致密连接，如本实用新型锁铆铆钉与上板400的相接触位置b所示，方便实用新型锁铆铆钉的内圆弧部300的空气排出，进一步减小本实用新型锁铆铆钉与上板400的间隙。
67.上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。