[实用新型]使用具有头部的工具将多个零件接合在一起的设备

说明书

技术领域

本公开涉及一种设备，该设备夹紧并加热将要通过搅拌摩擦点焊接合或通过自冲铆接接合的零件，以减小使零件的材料塑化而进行声接合所需的轴向负荷。

背景技术

由于对于燃料效率高的车辆的需求在增加，所以汽车工业趋向于使用重量越来越轻的材料（例如，铝合金）来构造车身结构。电阻点焊是用于钢制零件的钎焊接合技术（leading joining technology）。对于接合铝制零件来说，由于焊接质量问题、用于刀具系统和焊接系统的固定的成本高以及能量需求大，使得电阻点焊不是优选的方案。

自冲铆接用于将铝制零件接合在一起或者将铝制零件与不同种类的零件接合的一些接合应用。然而，自冲铆接可能不是针对所有的铝合金的理想的方案，且成本相对高。

搅拌摩擦点焊是一种用于生产过程以将铝制零件或钢制零件接合在一起的技术。在相同的零件上，与电阻点焊的能耗相比，搅拌摩擦点焊的使用可减少能耗超过90%。通过使用搅拌摩擦点焊，可实现成本的大量节省。然而，C形枪搅拌摩擦点焊技术趋向于仅限于接合具有围绕零件的外周布置的焊点的组件或子组件。

使搅拌摩擦点焊和自冲铆接成为用于接合更多种类的铝制零件的可行方案的一个挑战在于：减小使材料塑化所需的大轴向负荷。搅拌摩擦点焊的另一挑战在于：难以在接合期间牢固地夹紧车身元件。一般来说，与用于电阻点焊的焊枪相比，搅拌摩擦点焊要求焊枪具有更高的负荷。负荷管理是实施搅拌摩擦点焊技术的关键驱动因素。在搅拌摩擦点焊期间，需要相对大的夹紧负荷，以使塑化的材料保持适当的混合并避免正在焊接的零件完全地或部分地分离（这可导致缺陷焊缝）。

另外，可在汽车生产过程中遇到的宽范围几何尺寸的零件使得难以在执行搅拌摩擦点焊操作的同时将零件夹持在一起。

实用新型内容

上述问题和挑战由下面总结的本公开来解决。

根据本公开的一方面，提供一种设备，该设备便于使用接合工具将多个零件接合在一起。该设备包括：壳体，附着到接合工具的头部；夹紧接触件，由壳体支撑，以与位于与接合工具分开的位置的所述多个零件中的一个零件接合；加热元件，附着到夹紧接触件，当接合工具接合所述多个零件时加热元件加热夹紧接触件和所述一个零件。

根据本公开的另一方面，接合工具可以是搅拌摩擦点焊工具或自冲铆接工具。壳体可限定腔，夹紧接触件可附着到可运动地设置在所述腔内的活塞。弹簧或弹性连接件可操作地连接到活塞以使夹紧接触件偏置成与所述一个零件接合。绝热件可设置在夹紧接触件和活塞之间，绝热件使夹紧接触件与活塞热隔绝。加热元件可以是电阻加热元件，加热元件加热夹紧接触件，进而通过夹紧接触件接触所述一个零件而加热所述一个零件。

根据本公开的另一方面，多个壳体可附着到接合工具的头部，多个夹紧接触件中的每个夹紧接触件可由所述多个壳体中相应的一个壳体支撑，多个加热元件中的每个加热元件可附着到所述多个夹紧接触件中相应的一个夹紧接触件。所述多个夹紧接触件可被排列成在设置在接合工具周围的等间隔的多个位置接触所述一个零件。砧座可设置在关于所述多个零件中的所述一个零件与夹紧接触件接触的一侧相反的一侧上。砧座还可包括：支承壳体，附着到接合工具的支承件；相反地取向的夹紧接触件，由支承壳体支撑，以在与接合工具的支承件分开的位置与所述多个零件中的第二零件接合。加热元件可附着到所述相反地取向的夹紧接触件，当砧座与接合工具协作以接合所述多个零件时，加热元件加热所述相反地取向的夹紧接触件和所述多个零件中的所述第二零件。

根据本公开的另一方面，提供一种用于将多个零件接合在一起的工具。用于搅拌摩擦点焊应用的工具包括：搅拌摩擦点焊头部，具有多个夹紧件，所述多个夹紧件与所述点焊头部一起运动，以接合所述多个零件的第一侧。可设置加热元件，加热元件加热由所述多个夹紧件接触的所述多个零件的第一侧。可设置砧座，砧座具有多个支承夹紧件，当将所述多个零件接合在一起时，所述多个支承夹紧件与砧座一起运动，以接合所述多个零件的第二侧并将所述多个零件夹持在一起。

根据本公开的另一方面，加热元件可以是第一加热元件，砧座还可包括加热所述多个零件的第二侧的第二加热元件。可设置两个或更多个夹紧件，这两个或更多个夹紧件与搅拌摩擦点焊头部等间距地隔开，可设置两个或更多个支承夹紧件，这两个或更多个支承夹紧件在所述多个零件的相对侧与这两个或更多个夹紧件对齐。可设置六个夹紧件，这六个夹紧件以围绕搅拌摩擦点焊头部或自冲铆接工具的圆形阵列设置，可设置六个支承夹紧件，这六个支承夹紧件在所述多个零件的相对侧与这六个夹紧件对齐。