[发明专利]半空心铆钉及其无预制孔铆接装置及方法

说明书

一种半空心铆钉及其无预制孔铆接装置及方法，包括：半空心铆钉、驱动头和平面支撑机构，驱动头通过凸台与半空心铆钉顶部的凹槽相啮合并共同位于待连接板的上方，平面支撑机构位于待连接板的下方；驱动头的凸台与铆钉盖中央的凹槽具有相同锥度以实现铆钉的轴向进给运动和旋转运动。本发明无需预制孔，避免板材之间由于预制孔错位、铆钉与预制孔同轴度和垂直度难以保证而带来的铆接质量问题；摩擦热作用下铆钉和板材以及板材和板材之间形成了固相连接，机械连接与固相连接的复合显著提高了接头的性能；半空心铆钉沿轴向旋转进给过程中摩擦产热软化了待连接材料，有助于减小铆接力，降低对铆接设备吨位的需求；半空心铆钉与平面支撑机构之间无对中性要求，适用于大型薄壁件的高柔性、高可靠性装配。

技术领域

本发明涉及的是一种紧固件领域的技术，具体是一种半空心铆钉及其无预制孔铆接装置及方法。

背景技术

大型铝合金构件的连接以干涉配合铆接为主。干涉配合铆接需要在工件上预制工艺孔，工序复杂、效率低，而且这种工艺对待连接件上工艺孔匹配同轴度、预制孔与铆钉之间同轴度和垂直度的要求极高。有数据显示，固件沿外载荷作用方向倾斜2°，疲劳寿命会降低约47％，而倾斜5°时，疲劳寿命会降低约95％。在实际安装过程中，尤其是人工施铆时，尺寸精度难以保证。现有技术采用自动钻铆提高铆接效率，同时改善铆接性能，但是对于预制孔带来的生产效率和对中问题还是无法规避。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种半空心铆钉及其无预制孔铆接的装置及方法，以自冲铆接工艺为基础，实现铆钉与工件之间的机械-固相复合连接。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种用于无预制孔铆接的半空心铆钉，包括：一体连接的铆钉盖和铆钉体，其中：铆钉盖上端设有用于驱动铆钉旋转的均匀分布凸起和定位凹槽。

所述的定位凹槽与铆钉体同轴设置以保证驱动头与半空心铆钉的同轴度，铆钉盖与铆钉体连接处的外壁呈60°～120°夹角以控制待连接板的上层板流动。

所述的铆钉体的底端设有楔形锥角，该楔形锥角表面为①光滑结构或②内侧和/或外侧设有螺纹。

本发明涉及一种基于上述半空心铆钉的无预制孔铆接装置，包括：半空心铆钉、驱动头和平面支撑机构，其中：驱动头通过凸台与半空心铆钉顶部的凹槽相匹配并共同位于待连接工件上方，平面支撑机构位于待连接工件下方。

所述的平面支撑机构包括：高度可调节的中央靠模和支撑靠模，其中：中央靠模位于支撑靠模内侧，且中央靠模上表面位于支撑靠模上表面以下，支撑靠模与待连接工件的下表面紧密接触以保证中央靠模的上表面与待连接工件平行。

所述的支撑靠模为圆环状结构，对应中央靠模为圆柱体结构，二者通过螺纹相连。

所述的中央靠模的直径远远大于铆钉的直径。

所述的中央靠模上表面与支撑靠模上表面的高度差，即平面支撑机构的工作距离H通过螺纹进行调节，该工作距离H根据待连接工件的总厚度确定，具体为：H＝0.285*(t+2)*k+0.658，其中：t为板材组合的总厚度，单位为mm；k为修正系数，k＝0.25～1.0。

本发明涉及一种利用上述装置实现无预制孔铆接的方法，具体包括以下步骤：

1)根据待连接工件的厚度确定平面支撑机构的工作距离H，并根据H调整中央靠模的位置；

2)将平面支撑机构放置于待连接工件下方，与待连接工件紧密接触，且在铆接过程中不发生移动。铆钉位于中央靠模的直径范围内即可；

3)通过铆钉盖上的凹槽与驱动头的凸台啮合，使铆钉与驱动头同轴设置；

4)驱动头轴向进给至距离待连接工件表面2～5mm处；