[发明专利]一种半空心铆钉的激光冲击成形及同步铆接方法及装置

说明书

本发明涉及一种半空心铆钉的激光冲击成形同步铆接方法及装置，属于激光先进制造领域。利用脉冲激光诱导的冲击力作为变形驱动力，选用横截面为环形阵列结构的筒状上凹模，上凹模可以轴向移动和绕轴转动；用于制作空心铆钉的板料置于上凹模上方，待铆接件置于上凹模下方，通过激光冲裁从板料上获取铆钉的毛坯件，毛坯件下落至待铆接件上方；上凹模经过轴向移动和绕轴转动，与毛坯件的阵列结构发生错位，从而将毛坯件压紧在待铆接件上方；下凹模置于待铆接件下方，利用激光冲击力对毛坯件进行拉深、胀形等处理，毛坯件逐渐成形为半空心铆钉，并与待铆接件一起形成铆接结构。

技术领域

本发明涉及激光先进制造领域，具体涉及一种半空心铆钉的激光冲击成形及同步铆接方法及装置。

背景技术

板料连接技术在加工制造业有广泛的应用，在现代工业中，板料连接的典型方法有焊接、螺纹连接、胶接、铆接等。使用铆钉将被连接件进行机械连接，相对其它常用连接技术有一系列的优点：可进行异种材料的连接，可实现多种材料、多种厚度的连接；工艺较简单，可小批量生产也可大批量机械化生产；连接质量好，连接件可靠性高，因而在飞机制造等领域获得大规模应用。传统铆接工艺中需要预先制备铆钉，装配以后再实现铆接，工序较多；铆钉加工及铆接过程中一般使用液压、气动、电动等动力源，将铆钉送到铆接位置，然后驱使铆钉塑性变形为特定形状和尺寸，最终实现铆接。

发明内容

本发明提供一种半空心铆钉的激光冲击成形及同步同工位铆接方法及装置，该方法利用脉冲激光作为变形驱动力，将原材料板材直接冲击成形为半空心铆钉并同步同工位实现铆接。

本发明的技术方案如下：

一种半空心铆钉的激光冲击成形同步铆接方法，如下：

1.利用脉冲激光诱导的冲击力作为变形驱动力，选用横截面为环形阵列结构的筒状上凹模，上凹模可以轴向移动和绕轴转动；选用带有型腔的下凹模；

2.将用于制作空心铆钉的板料置于上凹模上方，将待铆接件置于上凹模和下凹模之间，通过激光冲裁从板料上获取边缘呈环形阵列结构的毛坯件，且毛坯件下落至待铆接件的待铆接部位；

3.对上凹模进行轴向移动和绕轴转动，将毛坯件压紧在待铆接件上方；

4.利用激光冲击力对毛坯件进行拉深、胀形处理，毛坯件逐渐成形为半空心铆钉，并与待铆接件一起形成铆接结构。

由于上凹模截面存在环形阵列结构，因此利用上凹模冲裁获取的毛坯件边缘存在对应的阵列结构，借助上凹模的轴向移动和绕轴转动，实现上凹模与毛坯件的错位，进而对毛坯件提供压紧力。

因此，上凹模既作为毛坯冲裁时的凹模，也作为铆接成形时的压边模。

优选的，所述的环形阵列结构整体为星形或齿轮形。具有星形或齿轮形的毛坯边缘材料，在后续的成形过程中，更加容易向内部流动，从而更易形成半空心铆钉的尾部，其它区域也更易成形为铆钉头部。

进一步优选的，待铆接件具有通孔，半空心铆钉在该通孔和下凹模的凹槽中进行拉深或胀形。

优选的，激光束参数具有可调节性，进行冲裁、拉深、胀形等工艺时可选择不同参数的激光束。

本发明还提供了一种半空心铆钉的激光冲击成形同步铆接装置，包括可调节的脉冲激光束、压边圈、制作半空心铆钉的板材、上凹模和下凹模；所述的上凹模安装在下凹模上方，上凹模和下凹模之间用于放置待铆接件，制作半空心铆钉的板材放在上凹模上，且通过压边圈压紧，所述的可调节的脉冲激光束用于将所述板材成型为半空心铆钉，实现待铆接件的铆接。

进一步的，所述激光束可以控制激光束相关参数，包括光斑形状、直径、脉冲能量、脉冲频率、脉冲次数等，从而在不同的工艺过程中进行相应的调节；

进一步的，所述压边圈有助于提高板材的激光冲裁质量，有助于冲裁出平整的铆钉毛坯。