[发明专利]一种适用于自冲铆接的冲头辅助装置及自冲铆接方法

权利要求书

1.一种适用于自冲铆接的冲头辅助装置，所述冲头辅助装置套设于冲头外侧，其特征在于：所述冲头辅助装置包括中空的变幅机构，所述变幅机构配合设有驱动机构，所述变幅机构与所述冲头螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于自冲铆接的冲头辅助装置，其特征在于：所述变幅机构包括第一变幅杆，所述第一变幅杆为中空杆体，所述杆体上均匀设有若干长条斜孔，相邻的所述长条斜孔的任一水平位置的间距相等。

3.根据权利要求2所述的一种适用于自冲铆接的冲头辅助装置，其特征在于：所述第一变幅杆底部设有第二变幅杆，所述第一变幅杆和第二变幅杆通过螺栓连接，所述第二变幅杆与所述冲头螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的一种适用于自冲铆接的冲头辅助装置，其特征在于：所述第二变幅杆外为台阶结构，所述第二变幅杆朝向第一变幅杆的顶面的直径大于第二变幅杆背向第一变幅杆的底面的直径。

5.根据权利要求2所述的一种适用于自冲铆接的冲头辅助装置，其特征在于：所述长条斜孔的最高点与最低点间的连接线与垂直面呈θ角设置，20°≤θ≤60°。

6.根据权利要求1所述的一种适用于自冲铆接的冲头辅助装置，其特征在于：所述驱动机构包括同轴套设于冲头外侧的压电陶瓷片，所述压电陶瓷片设于变幅机构的顶部，所述压电陶瓷片连接至电源。

7.根据权利要求6所述的一种适用于自冲铆接的冲头辅助装置，其特征在于：所述压电陶瓷片的顶部设有端盖，所述端盖同轴套设于冲头外侧。

8.根据权利要求1所述的一种适用于自冲铆接的冲头辅助装置，其特征在于：所述冲头底部同轴设有铆钉槽，所述冲头下部配合设有凹模。

9.一种采用权利要求1～8之一所述的用于自冲铆接的冲头辅助装置的自冲铆接方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：配置冲头辅助装置；

步骤2：将配置完成的冲头辅助装置套设在冲头外侧，将第二变幅杆与冲头螺纹连接固定；

步骤3：在冲头底部的铆钉槽内放置铆钉，将铆钉对准冲头正下方的凹模；

步骤4：在凹模上放置需要被连接的2块待连接件，2块待连接件充分接触，将需要被铆接的位置对准铆钉槽和凹模的中心连线；

步骤5：启动冲机，冲头带动冲头辅助装置下行，铆钉底端距离2块待连接件距离为1-2mm时，启动冲头辅助装置；

步骤6：铆钉贯穿第一块待连接件，并将第二块待连接件冲压至形变，形变位置完全填充凹模；关闭冲机，保持冲头辅助装置工作1-2s；

步骤7：完成2块待连接件间的自冲铆接，铆钉留在已完成连接的连接件中，关闭振动开关，冲机复位。

10.根据权利要求9所述的一种用于自冲铆接的冲头辅助装置的自冲铆接方法，其特征在于：所述步骤1包括以下步骤：

步骤1.1：基于冲头辅助装置需要工作在谐振状态，联立系统频率公式：

其中，k₀、k₁和k₂分别为压电陶瓷片、端盖和第一变幅杆的圆波数量，l₀、l₁和l₂分别为压电陶瓷片、端盖和第一变幅杆端部的厚度，ρ₀、ρ₁和ρ₂分别为压电陶瓷片、端盖和第一变幅杆的材料密度，c₀、c₁和c₂分别为声波在压电陶瓷片、端盖和第一变幅杆中的传播速度，S₀、S₁和S₂分别为压电陶瓷片、端盖和第一变幅杆的横截面积；F为压电陶瓷片产生的纵向激振力；

步骤1.2：预设冲头辅助装置的振动频率f及压电陶瓷片、端盖和第一变幅杆的材料弹性模量E，由k＝2πf/c及计算得到压电陶瓷片、端盖和第一变幅杆的圆波数量、厚度和横截面积；

步骤1.3：基于冲头辅助装置的振动传播有效性、强度及声波在材料中的传递性，所述长条斜孔的宽度需满足振动扭矩其中，n为第一变幅杆上长条斜孔的数量，R为第一变幅杆的外径，r为第一变幅杆的内径，p为长条斜孔的长度，F为纵向激振力，θ为长条斜孔的斜度；

步骤1.4：纵向振动能量为扭矩和θ的乘积，计算θ。