[发明专利]用于铆接厚金属板的方法和工具以及这种工具的使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于产生两个金属工件的有承载能力的连接的铆接工具、一 种用于铆接金属工件以产生有承载能力的连接的方法，以及一种这种铆接工具的 使用方法。

背景技术

长期以来，人们已经知道铆接是一种变形接合方法。这种方法也被称 为压接。铆接是一种变形技术的连接工艺，其按照实施形式无需使用辅助 接合件。

对于铆接存在各种不同的生产接合件的变化形式。铆接的特性如下：

-按照接合元件的结构：有切割部分的铆接和无切割部分的铆接；

-按照凹模形状：刚性凹模和开放式凹模；

-按照工具运动学：一级铆接和多级铆接。

下面首先涉及无切割部分的铆接。本方法相对于用于连接金属板或其 它工件所使用的常规方法具有一定的优点，常规的方法包括例如焊接、点 焊、借助于铆钉或盲铆钉的连接以及使用冲压铆钉。如果考虑到每个连接 的费用，无切割部分的铆接相对于常规的连接方法更便宜。

然而至今为止还无法对厚度大于4mm的金属板和其它金属工件进行 铆接。此外，至今为止只能将两个相同或类似的金属薄板通过铆接相互连 接。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对由优选具有大于4mm的厚度的金属厚 板制成的金属板和支架进行铆接的方法，其中，应该被加工成最佳的侧凹 造型和最大可能的颈厚，以便确保铆接件的相应的高强度。此外，还应该 建议使用相应的工具并且对该工具的使用方法进行优化。

该目的如下解决：

-铆接工具用于产生第一金属工件与第二金属工件的有承载能力的连接， 其中，铆接工具包括冲具和对顶工具，冲具和对顶工具共同通过两个金 属工件的变形形成铆接件，铆接件将第一金属工件与第二金属工件相互 连接，其中，冲具具有冲头，冲头相对于冲头的转轴旋转对称地设计并 且具有相对于转轴同心设置的侧面以及垂直于转轴的端面，其中，冲头 的侧面至少在朝向端面的下过渡区中圆锥形地成形并且具有小于或等于 10°的侧角，侧角从第一角度直接在向端面引导的下过渡区的端部过渡 到上过渡区的第二角度，其中，第一角度大于第二角度并且在变形时即 使在上过渡区中的冲头也至少部分地下沉到金属工件中。

-在应用变形技术的连接工艺来产生第一金属工件和第二金属工件的有承 载能力的连接的方法中，借助于冲具和对顶工具通过局部变形形成铆接 件，铆接件将第一金属工件与第二金属工件连接，具有以下步骤：在对 顶工具的工作面上相叠设置和提供且对齐第一金属工件和第二金属工 件，进给冲具的冲头，将冲头沉入两个结合在一起的金属工件直至第二 金属工件的下侧面抵靠对顶工具的某个区域，将冲头拔出，其中，冲头 具有侧面，侧面至少在朝向端面的下过渡区中圆锥形成形并且具有小于 或等于10°的侧角，侧角从第一角度直接在向端面引导的下过渡区的端 部过渡到上过渡区的第二角度，其中，下过渡区的第一侧角大于上过渡 区的第二侧角以及在冲头沉入时即使是上过渡区也至少部分地突入金属 工件中。

-在对铆接工具的使用方法中，使用铆接工具将两个金属工件通过至少一 个局部侧凹相互牢固连接，其中，两个金属工件具有大于8mm的总厚度。

根据本发明，首次能够将这样的钢板和支架或者说钢材型材(这里总体上称 作金属工件)进行铆接，即，这种元件中至少一个元件具有大于4mm的厚度。

为此，要对铆接工具进行相应的改进和优化。根据本发明的工具或者说仪器 的突出之处在于，其具有圆锥形成形的冲头，该冲头的侧角小于或等于10°，优 选5°至0°。该冲头的直径优选在10mm和35mm之间的范围中，特别优选在12mm (14mm、16mm、18mm)至20mm或25mm之间，其中，该直径取决于待连接的金属 工件的厚度以及所需的强度或拉力。

通过本发明，铆接将成为焊接的真正替换形式，迄今为止焊接主要作为用于 连接金属厚板或者说厚工件(例如St-37、St-44、St-52、St-70金属板或EN-S235、 S275、S355、S460金属板)或支架(厚度＞4mm)的接合方法所使用。铆接也可代 替铆钉连接和螺栓连接。

根据本发明，可将不同厚度和不同材料的金属板、型材和其它金属零件或者 说金属工件相互连接。在铆接中，仅仅直接由待连接的金属工件的材料产生两个 金属工件的连接。这里，通过铆接连接的元件被称为铆接工件。