[发明专利]面向超高强度钢与轻金属的自冲铆接装置及方法

权利要求书

1.一种面向超高强度钢与轻金属的自冲铆接装置，其特征在于，包括：动力控制柜、气液增力动力单元、铆接执行机构、时间继电器、传送系统、感应加热系统；

感应加热系统包括感应加热电源和硅钢片增强线圈，其中，硅钢片增强线圈的两末端通过水冷导电软管分别与感应加热电源的两极相连；

感应加热系统通过时间继电器与动力控制柜相连；感应加热电源通过接收动力控制柜的开始信号，开启交变电流，时间继电器控制感应加热电源的通电时长；传送系统控制硅钢片增强线圈的移入与移出；

气液增力动力单元用于根据动力控制柜的控制驱动铆接执行机构。

2.根据权利要求1所述的面向超高强度钢与轻金属的自冲铆接装置，其特征在于，硅钢片增强线圈在垂直于加热面方向折弯形成方形凸起，凸起部分的中心镶嵌多层U形聚磁硅钢片，所述U形聚磁硅钢片组成的端面外廓形状是正方形或者圆形；作为感应加热线圈的硅钢片增强线圈由锆铜合金、铬铜合金或镍硅铜合金制成。

3.根据权利要求2所述的面向超高强度钢与轻金属的自冲铆接装置，其特征在于，凸起高度为5mm，凸起部分的中心镶嵌20～25层U形聚磁硅钢片，所述U形聚磁硅钢片组成的端面的宽度≤10mm。

4.根据权利要求2所述的面向超高强度钢与轻金属的自冲铆接装置，其特征在于，硅钢片增强线圈位于超高强度钢侧，聚磁硅钢片与超高强度钢板相邻且平行，硅钢片增强线圈与超高强度钢之间的间隙为1～2mm。

5.根据权利要求1所述的面向超高强度钢与轻金属的自冲铆接装置，其特征在于，硅钢片增强线圈的运动由传送系统控制，传送系统由机器人夹持或者由齿轮齿条机构驱动。

6.根据权利要求1所述的面向超高强度钢与轻金属的自冲铆接装置，其特征在于，铆接执行机构包括驱动杆、压边圈、凹模以及多个弹簧珠子定位机构；

其中：压边圈位于凹模上方，压边圈与凹模之间用于放置待连接板件，驱动杆套接于压边圈内，各个弹簧珠子定位机构沿径向水平分布于压边圈内，半空心铆钉竖直置于压边圈设置有半空心铆钉容纳腔，当半空心铆钉位于内半空心铆钉容纳腔时，半空心铆钉与弹簧珠子定位机构相接触，驱动杆、压边圈、半空心铆钉和凹模同轴设置；

压边圈的底部自外缘而内设有环形凸台，以确保压边圈下压时待连接板件与凹模接触良好；

弹簧珠子定位机构分别沿径向以等分角均布设置于距压边圈下表面，弹簧珠子定位机构包括：内六角沉孔、弹簧和定位珠子，其中：弹簧的两端分别与内六角沉孔和定位珠子相连接，沿径向方向定位珠子位于内六角沉孔的内侧；定位珠子为一端呈半球状的圆柱体；

凹模为中央凸起的空腔结构，空腔中央凸起为圆锥台状结构，空腔的四周设有圆弧倒角；驱动杆、压边圈均由高强度钢材制成；凹模由高强度耐热钢材制成，并做表面硬化处理。

7.一种面向超高强度钢与轻金属的自冲铆接方法，其特征在于，利用权利要求1至6中任一项所述的面向超高强度钢与轻金属的自冲铆接装置，执行如下工序：

(1)准备阶段：在待连接板件中间涂覆低热导率胶粘剂，并将半空心铆钉放置于铆接执行机构的弹簧珠子定位机构上；

(2)线圈移入阶段：接收到铆接指令和位置信息后，硅钢片增强线圈快速移入拟铆接位置，时间控制在0.5s以内；

(3)加热阶段：感应加热线圈到位后，感应加热电源开始工作，对待连接板件加热0.2-0.4s；

(4)铆枪移入阶段：加热结束后，传送系统将感应加热线圈迅速移出铆接位置，与此同时，铆接执行机构移入已加热好的铆接位置；线圈的移出与铆接系统的移入同步进行，时间控制在0.5s以内；

(5)铆接阶段：铆枪移入到位后压边圈快速向下将待连接板件压紧，驱动杆向下推动半空心铆钉压入待连接板件，使待连接板料进入凹模空腔并与张开的半空心铆钉腿部形成机械互锁，铆接过程时间控制在0.5s以内；

(6)冲铆完成阶段：驱动杆与压边圈移开铆接工位，感应加热自冲胶铆连接工艺完成。

8.根据权利要求7所述的面向超高强度钢与轻金属的自冲铆接方法，其特征在于，线圈移入、加热、线圈移出及铆枪移入、铆接四个环节时序紧密相连，使得整个过程的时间控制在2s以内。

9.根据权利要求7所述的面向超高强度钢与轻金属的自冲铆接方法，其特征在于，铆接前低热导率结构胶均匀涂覆于超高强度钢与轻金属之间，胶层热导率在0.05～0.1Wm^-1K^-1之间，胶层厚度在0.2～0.3mm。