[发明专利]一种带有紧固螺纹的半空心自冲铆接螺钉及自冲铆设备和方法

说明书

本发明提供一种带有紧固螺纹的半空心自冲铆接螺钉，其特征在于，包括具有半空心结构的铆钉主体和设置于铆钉主体上端面的带有紧固螺纹的螺纹头，螺纹头底部设有便于螺纹加工完成后退刀的退刀槽，铆钉主体的外径与螺纹头的外径相同。本发明还公开了应用上述铆接螺钉的自冲铆设备及方法，通过改进的自冲铆冲杆推动半空心自冲铆接螺钉实现较薄板材的铆接成型，然后再通过螺纹机构实现较厚板材之间的机械连接。本发明结构形式简单，便于加工制造，成本低，克服传统半空心自冲铆接螺钉所铆接板材厚度的限制，可以实现三层或多层较厚板材之间的机械连接。

技术领域

本发明属于金属及非金属板材连接领域，尤其涉及一种带有紧固螺纹的半空心自冲铆接螺钉及自冲铆设备和方法，特别适用于拥有较高强度与厚度的、同种及异种金属材料、大多非金属材料的机械连接。

背景技术

薄质金属及非金属板材在机械行业及汽车产业中有着广泛的应用，自冲铆接技术作为替代传统电阻点焊的一种新型薄质板材连接技术，不需要像传统铆接技术那样预先冲孔，工艺简单，通过半空心自冲铆钉与轻质合金板材共同进行塑性大变形，形成机械内锁，实现牢固的机械连接；特别适用于2～6mm并且难于焊接的轻质合金及复合材料板材的紧固连接，但由于铆钉材料及其尺寸的限制，铆接成型过程中铆钉所发生的塑性变形不能太大，否则会造成铆钉断裂失效，这对自冲铆接技术在较厚以及多层板材之间的连接造成了困难。

实用新型专利(申请号为201520328312.5)公开了一种螺纹铆钉，该专利在铆钉头部增设钻切头，通过去除材料的方式实现铆接的一步成型，但该铆钉加工难度大，对钻切头材料要求高，成本较大，且不适用于现有半空心自冲铆设备的铆接工艺过程，该专利所涉及的内螺纹是为固定在铆枪上，并无实际连接作用。

因此，有必要提供一种自冲铆接螺钉及设备用以解决较厚及多层板材之间的连接问题。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种带有紧固螺纹的半空心自冲铆接螺钉及自冲铆设备和方法。本发明主要利用在传统半空心自冲铆接螺钉基础上设计螺纹机构，将半空心自冲铆接螺钉与螺纹机构设计为一体，首先通过改进的自冲铆冲杆推动半空心自冲铆接螺钉实现较薄板材的铆接成型，然后通过螺纹机构实现较厚板材之间的机械连接，从而实现多层板材在不同厚度范围内的连接。

本发明采用的技术手段如下：

一种带有紧固螺纹的半空心自冲铆接螺钉，其特征在于，所述带有紧固螺纹的半空心自冲铆接螺钉包括具有半空心结构的铆钉主体和设置于所述铆钉主体上端面的带有紧固螺纹的螺纹头，所述螺纹头底部设有便于螺纹加工完成后退刀的退刀槽，所述铆钉主体的外径与所述螺纹头的外径相同。

进一步地，所述螺纹头用于连接较厚的板材，其具有M3-M8的粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹，其公称长度为12mm-22mm。

本发明还公开了一种自冲铆设备，其特征在于，应用上述的带有紧固螺纹的半空心自冲铆接螺钉，与其配合使用的自冲铆冲头内部的冲杆设有用于容纳所述带有紧固螺纹的半空心自冲铆接螺钉的光孔，所述光孔与所述螺纹头顶端互相配合，用于确保铆接成型过程的对心性；所述自冲铆设备还包括嵌套设置在所述自冲铆冲头外侧的压边圈和与所述压边圈呈上下相对设置的自冲铆下模具，将待铆接的上层板材和下层板材上下堆叠放置在所述自冲铆下模具上，通过所述自冲铆冲头带动所述压边圈向下运动与所述自冲铆下模具合模后，推动所述带有紧固螺纹的半空心自冲铆接螺钉使得所述铆钉主体与所述上层板材和下层板材之间形成机械互锁，再通过所述螺纹头的螺纹机构实现与较厚的板材之间的连接。

进一步地，所述上层板材和下层板材的材质选用高强轻质合金、高强度钢板、低强度碳钢或非金属复合材料中的一种；所述较厚的板材是指塑性较差的金属材料或非金属材料。

进一步地，所述上层板材和下层板材的板材厚度为2mm-6mm，所述较厚的板材的板材厚度为4mm-16mm。