专利名称：一种用于层叠板材互相联接的方法和装置的制作方法
现有技术本发明涉及一种根据独立权利要求和权利要求8的、通过压接的方式而联接层叠板材的方法和装置。
对于实施压接联接的过程，主要有两种方法或装置为人们所熟知，即一种是联接件没有锲形部分，另一种有这样的锲形部分。通过锲形部分，被深冲了的板材部分逐渐地与板材分离，而对于没有锲形部分的实施过程，被深冲了的板材冲件通过挤压而压扣式地、径向地向外逸出，板材被啮合。特别是当对有不同的硬度或不同的材料的板材进行联接时，由于不同的硬度而要产生不同的应力，这对联接是不利的。一方面深冲和由此造成的材料变薄而会产生一定的联接弱化，另一方面由于下啮合而使得材料紧密地联接在一起，这称为自身联结。
在一种已知的联接方法(DE-OS 35 32 899)中，上下层叠放着的板材用冲床凸轮沿着它的轮廓线而冲压，并且从板材面深冲出，此后，借助联接件和在底模中的反压面，靠近冲件的板材通过挤压而扩展开来并且第一个板材被下啮合。可以预见，在这个方法中，在板材的联接区域要产生不紧密联接点，这样一个冲压过程将产生显著的强度减小作用，这种方法在另一种已知的实施联接的方法中没有被采用(EP-PS0 215 449)，在此法中，板材冲件被联接件深冲在深冲孔中，然后被挤压成型，这样就产生非啮合的和刚性的联接点，然而如上所述，对于不同材料的板材这要导致联接问题。对于这种压扣式联接，爪形联结没有象用单面冲压联接时那么明显。为进行这种压扣式联接，已知一些实施联接的方法(PCT/EP96/03059，WO97/02912)，在这些方法中，深冲孔的侧面是有弹性的，结果在深冲过程之后还能为挤压过程留有所期望的余量空间。然而可以预见，由于缺少径向的阻抗力，使得被挤压的和下啮合的材料不能形成刚性的互相渗透的联接，由此起作用的余量空间内要被充满而在此形成联接点，这些联接点不会由于轴对称的径向延伸应力而被分离，这也取决于深冲孔侧面的径向松驰性，并以牺牲联接点的强度作为代价。
与此相对照，根据独立权利要求1的本发明的方法和根据 8用于实施本发明方法的装置有优点，即能将不同材料的板材互相高强度地联结在一起。还能将金属板材和塑料板材足够牢固地联接在一起。特别优越的是，由于以两个横向对板材冲件进行不同的变形，在第一个横向和到第二个横向过渡过程中，考虑到板材的厚度和侧面的强度，用相应强烈的下啮合对材料进行比例适可的挤压，与此相应，在第二个横向上由于联接件的楔形，较少的材料被挤压，这样在板材冲件的底层和板材之间的联接处是比较厚的和非常坚固的。因为在这两个极端之间实现了平滑过渡，该过程导致了在第二个横向上的强的侧壁联接和在第一个横向上的、通过板材冲件产生的强烈下啮合，联合起到了总体改善联接的作用，与例如所有已知的压接联接方法相比。
根据本发明的优选方案，冲头和深冲孔具有圆形的或椭圆形的横截面，连接件的工作面基本上是具有矩形头面的楔形体，结果在连接件的侧面变换处可对第二和后面的板材冲件侧面产生极大的冲薄直至冲离作用，结果由于楔形面而阻止了径向的挤压。
根据本发明的另一个优越的装置，深冲孔的体积在冲压方向和其垂直方向都是不可改变的，结果在冲压过程中，被深冲的表面的纵向以及横向延伸被非弹性的限制了，在深冲方向产生伸展的侧面(EP 0215449)。
根据本发明的另一个优选方案，在挤压过程中，深冲孔的体积在纵向和横向可以扩大(DE-GM 29700868，WO97/02912)。
根据本发明的另一个优选方案，在挤压过程中，在深冲孔的底层上的、在板材冲件的方向上具有的冲头冲槽嵌接在第一个板材冲件内，从而阻止材料径向外逸出，第二个或其上面覆盖的板材冲件中被挤压的材料进入由此给出的径向自由空间。
根据本发明另一个优选方案，在第一个横向上阻止了向外的径向逸出。自然地，能阻止向外径向逸出的冲头冲槽当然也能阻止向其他方向逸出，假如这对于本发明是优点的话。
根据本发明的另一个优选方案，第一层和第三层板材可以是金属材料，而中间第二层可以是塑料。这种材料联接法在迄今为止的联接方法中还不能令人满意地得到实现。因为柔软的中间层阻碍了必需的刚性和闭合性。
根据权利要求8的、实施本发明的装置，在锲形部分之上的联接件以及深冲孔具有圆形和椭圆形横截面。
根据本发明的另一个优选方案，在底模中的深冲孔以径向和轴向形成袋状孔，它的侧壁向连接件运动方向伸展，而且象深冲孔的底面一样是非弹性的。
根据本发明的一个替代的优选方案，深冲孔的侧壁是径向有弹性的，这能用弹性材料制成。
根据本发明的另一个优选方案，非弹性的深冲孔底部在连接件的冲压力超过一定值时可移动一定的冲程。
根据本发明的另一个优选方案，在深冲孔的底部有一冲槽，此冲槽用来在深冲过程以后使头部棱边冲入底面，以阻止在挤压过程中材料径向逸出，这样就又有了自由空间，第二个或者上面覆盖的板材冲件材料就能进入该空间。
根据发明的另一个优选方案，冲槽形成同心的或中心对称的额槽，其是互相连贯的和/或交错安排的。
本发明的其他优点和优选方案可从下面的说明、附图和中了解到。
本发明的一个实施例在附图中示出并且在下文中更清楚地描述。附图中
图1所示为一个工件单元，包括未加工处理的板材；图2所示为在图1中箭头II的前视图；图3所示为在图1中箭头III处的剖面图；图4所示为一个加工好的联接点的剖面图，相应于图1中的工件的位置，但是以另一尺寸表示；和图5所示为根据图4的旋转90°的联接点的剖面图。
图1示出了连接件1的侧面图，它有工作栓2和夹具3，各自都具有圆形横截面，如从图2可看到。栓2具有栓头面4和缓坡面5，这样就形成楔形。栓头面4如图2所示具有栓2的外表面6和深冲棱7，在图1中只能看到前头部分。这个连接件通过连杆与一压机相连接(没在图中示出)，以能向箭头I的方向实施一个动力冲程。
在连接件1的下面是安装在压机内的底模8，底模8具有深冲孔9，固定的径向壁10和也是不能移动的孔底11。在孔底11和壁10之间有一环形槽12。在孔底本身安置有以纵槽13形式的冲槽，该冲槽朝着孔底面有棱边14。在图3所示的底模的剖面图中可清楚地看到纵槽13开口向着两端的环形槽12。
在底模8上放置三层板材，即二层金属板材15和17和中间放置一层塑料板材16。为了在三层板材之间形成联接，连接件以箭头I的方向向下压挤，在冲头工作过程的第一阶段是将三层板材15，16和17深冲入深冲孔中，直至最底层板材15碰到孔底11，然后，由于得到了阻抗和继续的压力，这三层板材受到强力挤压。在这个挤压过程中，最底层的板材15被压入纵槽13中，结果阻止了径向向外逸出的过程。这样被挤压的材料首先以纵槽方向逸出，而不是横向。通过连接件1的深冲棱7，在深冲过程中被冲入深冲孔9的板材16和17的板材冲段在相应的位置被压薄且可能被分离，而在缓坡面起作用的地方，在它的移动下促进了横向的挤压过程。
在图4中示出了一个完成的联接点的剖面图，其相应于连接件1所示的位置。
在图5中示出了旋转90°后同一联接点的剖面图，也即，在此图示出了通过深冲棱7在联接点的内侧已产生断裂分离。根据本发明，在这个分离过程中只有第一个板材15没有涉及到。如从图5中可获知，属于板材15、具有被深冲了和被挤压了的板材冲段19具有通过环形槽12和纵槽13所形成的突起部分20。根据图5的剖面图，塑料材料16的板材冲段21和第三块板材17的板材冲段22通过深冲棱而被部分地分离了，然而旋转90°后从另一角度看，这些板材冲段19，21，22还完全与板材15，16，17相联接。
所有在说明书中、在后附的权利要求书中和在附图中图示的特征，不但个别特征、而且任意的互相组合都具有发明重要性。
权利要求
1.一种用于联接上下叠放的板材的方法，在该方法中，通过连接件(1)和相配套的具有非弹性的孔底(11)的底模(8)，互相叠放的板材(15，16，17)的板材冲段(19，21，22)被深冲入底模(8)的深冲孔中，然后由于孔底(11)的阻抗而被在与深冲方向垂直的径向扩展挤压(联接方法)，其中，从底模(8)看孔底部分，至少有最底层的板材冲段(19)和覆盖在其上的第二和其它板材冲段(21，22)，它们各自所属的板材至少有一部分下啮合，其特征在于一对于深冲和挤压过程，由于连接件(1)的工作面(4，5，6)的形状，在第一次横向方向对材料的挤压力大于第二次做了90°旋转的横向挤压力，在从第一至第二横向的过渡过程中，材料被相应柔和地挤压，一第二和其它的板材冲段(21，22)在深冲方向移动的孔壁部分在第一横向范围内被相应较强地压薄，直至被压挤而分离，而第一板材冲段(19)没有相应地被压薄或削弱，以致一在第一横向方向上，通过板材冲段(19，21，22)的孔底部分强烈下啮合的板材(15，16，17)沿孔壁只留下了较小的厚度，而在第二个横向方向相应较柔和的过渡过程中，通过板材冲段(19，21，22)的孔底部分板材(15，16，17)较弱的下啮合，沿孔壁保留了较大的厚度。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，连接件(1)和深冲孔(9)具有圆形或椭圆形的横截面，连接件(1)的工作面(4，5，6)构成了具有矩形头面(4)的楔形，结果连接件(1)的互相避开的侧面上，将第二和其上的板材冲段(21，22)与侧壁接触部分强烈地压薄，直至挤压分离，以致通过楔形面就阻止了径向压挤。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，深冲孔(9)在深冲方向(压挤方向)和垂直于深冲方向的体积是不能改变的，以致在挤压过程中被深冲了的板材冲件(19，21，22)的纵向和横向延伸被非弹性地限制了，这样就形成了在深冲方向伸展的侧面。
4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在挤压过程中深冲孔的纵向和横向上体积是可扩大的。
5.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，一在挤压过程中，在深冲孔(9)的底面(11)上存在的、在连接件(1)方向具有的冲槽(13)的额棱(14)嵌入第一板材冲段(19)的底面，这阻止了径向的向外逸出，和一这样在第二或覆盖在上面的板材冲段(21，22)上被挤压了的材料就能流入到第一板材冲段(19)给出的径向自由的空间中。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，在第一个横向方向上阻止了径向的向外逸出。
7.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，第一和第三层板材(15，17)是金属板材，而中间层(16)是塑料板材。
8.一种通过联接法、特别是实施根据上述权利要求的方法而联接上下叠放的板材(15，16，17)的装置，该装置具有压力产生装置，具有有非弹性孔底面(11)的深冲孔(9)的底模(8)，具有在底模(8)方向与所要联接的板材(15，16，17)垂直地受驱动的连接件(1)，其中，从底模中看出，至少最低层的板材冲件(19)和覆盖其上的第二和其它板材冲段(21，22)的底面部分至少部分地下啮合了其各自所属的板材(15，16，17)，其特征在于一连接件(1)的工作面(4，5，6)或工作栓(2)是楔形的，具有与深冲方向基本垂直的、移动的矩形额面(4)，其被工作栓(2)外表面(6)较窄细的侧面切割；一在外表面(6)和额面(4)的相互分开的侧面之间是斜向深冲方向的和二个互相镜面对称的楔形工作面(5)，这用于较低的径向材料的挤压；一在连接件(1)的外表面(6)和深冲孔(9)的侧面(10)之间的距离在深冲和挤压过程中阻止了最低层板材冲段(19)沿着深冲方向和横向方向的完全分离。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，在楔形上部的连接件(1)和深冲孔(9)具有圆形或椭圆形的横截面。
10.根据权利要求8或9装置，其特征在于，在底模(8)中的深冲孔构成袋状孔，它的侧壁(10)在深冲方向伸展，而且象深冲孔(9)的孔底面(11)一样是非弹性的。
11.根据权利要求10的装置，其特征在于，深冲孔(9)的孔底面(11)的边缘区域有一环形槽(12)，其具有向上扩大的横截面。
12.根据权利要求8或9的装置，其特征在于，在深冲过程以后和在压挤过程中，深冲孔的体积是可以纵向和/或横向扩大的。
13.根据权利要求12装置，其特征在于，所构成的深冲孔的侧壁是径向有弹性的。
14.根据权利要求8至13之一的装置，其特征在于，即使孔底是非弹性的，但是当连接件的压力超过一定值时，孔底还是可以移动一定的冲程的。
15.根据权利要求8至14之一的装置，其特征在于，在深冲孔(9)的孔底(11)有一冲槽(13)，其向着孔底(11)的方向有一棱(14)，该棱在深冲过程后嵌入最低层板材冲段(19)的底侧，并且阻止了这个板材冲段(19)的被挤压材料径向地向外逸出。
16.根据权利要求15的装置，其特征在于，冲槽被构成为同心的和/或中心对称的额槽(13)，其是连续排列的或交错排列的。
全文摘要
本发明提出了一种实施联接的方法和装置,在该装置中,连接件(1)有楔形的工作面(4,5,6),用它以二个90°旋转的角度对不同材料进行压挤。
文档编号B65B51/09GK1358117SQ00809445
公开日2002年7月10日 申请日期2000年6月14日 优先权日1999年6月25日
发明者尤金·亚布 申请人:托克斯普莱索技术两合公司