实心铆钉相比，需要的压力较小，可使用现有的冲压设备，降 低生产成本，对于汽车生产这样投资大的产品来说，能够采用现有设备共线生产，其意义重 大。
[0093] 与现有技术六所采用的半空心铆钉自冲铆接的方案相比，本发明具有如下优点： (1) 自冲铆接的半空心铆钉的杆部位于第一板材中，铆钉的腿部进入第二板材中与其形成 力的连接，与本发明使用铆钉的方式有根本不同，本发明是将铆钉穿过第一板材后，其腿部 露出板材，变形后卡住板材，而变形后的铆钉形成接头，作为焊接材料与另一个板材焊接。 (2) 由于自冲铆钉在自冲过程中会对工件造成破坏，尤其会对韧性较差的金属造成较大的 破坏，影响其连接强度；(3)使用自冲铆钉需要比点焊较为宽的凸缘，才能达到相同的连接 强度，这样会造成工件横截面变小，削弱了使用铝材而实现轻量化的效果，而本发明可以在 空间有限的条件下，提高工件的横截面面积。当一个1. 5_的普通钢板与一个1. 15_的铝 板使用本发明的方法连接时，它的剪切强度达到至少4kN，大大高于采用自冲铆钉进行连接 的连接强度。
[0094] 与现有技术七相比，（1)本发明采用半空心铆钉，能够从两侧面与板材固定，防止 运输过程中铆钉脱落，而现有技术七中，铆钉只从一面包住铝板。（2)显然，在同等情况下， 本发明的半空心铆钉的腿部受压墩粗变形形成的边缘部比现有技术七中的铆钉腿部分叉 所形成的边缘更大，连接更为牢固。在受到剪切力时，现有技术七中的连接结构中，首先可 能是铆钉先于焊点失效，其抗剪切能力不如本发明。此外，在铆钉尺寸相同的情形下，由于 本发明的焊点是形成于铆钉的头部，而现有技术七的焊点形成于铆钉的腿部，本发明的焊 点尺寸大于现有技术七，从而提高了焊接强度。
[0095] 与现有技术八相比，本发明采用的半空心铆钉在钣金件制造工序中加入铝板内。 而现有技术八中的铆钉需要在焊接时先进入铝板，再进入钢板，需要焊钳的压力较大，因而 需要高强度的焊钳，高强度的焊钳体积和重量都大，因而可能会需要使用新的大号的焊接 机器人，此外，现有技术八需要在焊接生产线上增加额外的铆钉输送设备。这些都是本发明 所能避免增加的成本。
[0096] 与现有技术九相比，本发明具有如下优点：（1)所采用的半空心铆钉更容易进入 铝板内；（2)铆钉从两侧直接与铝板相连，运输过程不会掉落，可采用现有的点焊设备，并 且不需要改变已有的焊接设备，降低生产成本；（3)使半空心铆钉的腿部变形的所需要的 力较小，可使用现有生产线的压机。此外，本发明的连接结构中两个板材被半空心铆钉的头 部所隔开，留有缝隙，可避免接触性腐蚀，而现有技术九中两个板材直接接触，容易发生接 触性腐蚀。
[0097] 综上所述，本发明的板材连接方法具有如下几个方面的优点：（1)半空心铆钉更 容易铆入轻量化的第二板材中（第二板材往往是铝材或者非金属材料，包括纤维复合材 料），可以降低对生产线上的压力的要求，可采用现有生产线上所使用的压机；（2)特殊结 构的半空心铆钉在铆固于第二板材上时，其腿部的变形所形成的较大的第二表面，可提高 与第二板材之间的连接强度，接头的第二表面的等弧度的弧面，可与电焊头形成稳定的接 触，提高点焊的质量，并可减少电焊头的磨损；（3)由于半空心铆钉在铆固于第二板材时， 横向延展，扩大了铆钉的直径，焊接时可用的铆钉材料在不增加初始铆钉杆直径的条件下 变大，一方面可提供更多的空间，以形成较大的焊点，而不对周围材料通过热影响区产生破 坏，另一方面通过挤压第二板材与其形成更为稳固的连接；(4)可以使用同样的焊接生产 线生产两类车身、底盘，比如，第一种为全钢的汽车车身，底盘，第二种为钢铝混合材料的汽 车车身，底盘。在共线生产时，只需更换点焊的焊头，调整焊接的参数，其余设备条件一切不 变；（5)本发明的方法所形成的工件的连接力大于传统的自冲铆钉；(6)使用此方法连接钢 件与纤维复合材料制成的工件，除了打孔时以外，此方法不会对纤维产生不良影响。
[0098] 上述有益效果的获得主要是因为本发明的板材连接方法使用半空心铆钉作为焊 接材料，并且所使用的半空心铆钉具有独特的几何结构。本发明所采用的半空心铆钉具有 独特的形状，包括其头部的厚度、腿部的长度与其直径的比例、以及腿部的厚度与与其直径 的比例等参数均异于现有技术中仅仅作为铆接使用的半空心铆钉。现有技术中的铆钉的作 用也异于本发明中的半空心铆钉的作用。本发明是发明人从降低生产成本的角度，按照轻 量化的目标并同时保证连接强度的要求而进行的全新的创造。
[0099] 当然，以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种板材连接方法，所述板材至少包括第一板材和第二板材，其特征在于，包括如下 步骤： 第一步：选择其材料能与其中的第一板材焊接的半空心铆钉，所述半空心铆钉包括实 心的头部、杆部与设有空腔的腿部； 第二步：将所述半空心铆钉铆入第二板材，在模具压力下变形形成接头，所述半空心铆 钉的头部的表面形成为所述接头的平整的第一表面，所述半空心铆钉的腿部伸出所述第二 板材，在受力后被压缩至所述杆部并与所述杆部挤压而分别向内、外两侧延展形成为所述 接头的不平整的第二表面，所述半空心铆钉的形状满足在所述模具的压力下使所述第二表 面包括所述腿部向内延展的部分所形成的内凹的等弧度的弧面和所述腿部向外变形的部 分所形成的从内向外逐渐变薄并紧贴所述第二板材的边缘部； 第三步：将可与接头焊接的第一板材放在所述第一表面上； 第四步：将放置好的第一板材与接头通过点焊焊在一起，点焊焊头电极的表面曲率、深 度与所述接头的第二表面的曲率、深度相配合。2. 根据权利要求1所述的板材连接方法，其特征在于，所述半空心铆钉的杆部的厚度 为所述第二板材的厚度的1. 1~1. 4倍；其空腔的深度为杆部直径的50%~65%，腿部的 厚度为杆部直径的10~20%。3. 据权利要求2所述的板材连接方法，其特征在于，所述半空心铆钉的杆部直径为5~ 6mm 〇4. 根据权利要求1、2或3所述的板材连接方法，其特征在于，所述接头呈不对称的"工" 字形；所述第二表面的弧面的曲率半径在10~14_之间，所述弧面中心凹下的深度小于 0. 8mm〇5. 根据权利要求1、2或3所述的板材连接方法，其特征在于，所述第二步中，所述半空 心铆钉的腿部发生变形时与杆部挤压使其杆部发生横向延展并挤压与杆部接触的第二板 材，使第二板材与杆部相接触部位的横截面形成椭圆状的角。6. 根据权利要求1、2或3所述的板材连接方法，其特征在于，所述接头的第二表面的横 向尺寸为所述半空心铆钉的杆部直径的1. 8~2. 2倍，并且不小于10_。7. 根据权利要求1、2或3所述的板材连接方法，其特征在于，所述第二步中，在植入铆 钉之前，在第二板材中制铆钉孔，铆钉孔的直径比铆钉的杆部直径大5%~20%。8. 根据权利要求5所述的板材连接方法，其特征在于，所述半空心铆钉在形成接头后， 其杆部直径增加了 10~30%。9. 根据权利要求1、2或3所述的板材连接方法，其特征在于，所述第二板材为两层或多 层结构。10. 根据权利要求1、2或3所述的板材连接方法，其特征在于，所述半空心铆钉的头部 具有0. 5~1. 5mm的厚度，使第一板材与第二板材之间形成缝隙，涂漆可以进入两个板材之 间的缝隙，防止产生接触性腐蚀。11. 根据权利要求1、2或3所述的板材连接方法，其特征在于，所述第一工件的材料为 钢或铝，所述第二工件的材料为不能与第一工件焊接的金属材料或非金属材料。12. 根据权利要求11所述的板材连接方法，其特征在于，所述非金属材料为纤维复合 材料。13.汽车车身或底盘，所述车身和底盘包括至少两种相互不能焊接的材料，其特征在 于，所述相互不能焊接的材料之间通过如权利要求1~11任一项所述的板材连接方法相互 连接，从而可使用生产单一材料的车身、底盘时所使用的点焊设备。
【专利摘要】本发明提供了一种板材连接方法，包括如下步骤：第一步：选择与第一板材焊接的半空心铆钉；第二步：将铆钉铆入第二板材，在模具压力下变形形成接头，半空心铆钉的腿部伸出第二板材，在受力后压缩至杆部并与杆部挤压而分别向内、外侧延展形成为接头的不平整的第二表面，第二表面包括腿部向内延展的部分所形成的内凹的等弧度的弧面和腿部向外变形的部分所形成的从内向外逐渐变薄并紧贴第二板材的边缘部；第三步：将第一板材放在第一表面上；第四步：将放置好的第一板材与接头通过点焊焊在一起。优点在于，半空心铆钉需要的压力小，可采用现有的压机；等弧度的弧面，可与电焊头形成稳定的接触，提高点焊的质量，并可减少电焊头的磨损。
【IPC分类】B23K11/11, B23K11/00, B21J15/02
【公开号】CN105598566
【申请号】CN201510463231
【发明人】方向凡, 张帆
【申请人】伊诺瓦科技有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年7月31日