[发明专利]一种双面旋转摩擦挤压铆接装置及其铆接方法

说明书

本发明公开了一种双面旋转摩擦挤压铆接装置及其铆接方法，双面旋转摩擦挤压铆接装置包括设备本体、两侧装夹杆和连接轴，两侧连接轴的底面均加工有球面形凹槽，两侧连接轴通过装夹杆与设备本体相连，以实现其旋转及轴向运动。双面旋转摩擦挤压铆接包括以下步骤：a、搭接工件连接区域钻通孔；b、将铆柱插入通孔内，调节两侧连接轴至通孔位置的两端，其中一侧连接轴底面凹槽顶住铆柱；c、连接轴旋转并轴向挤压铆柱至连接轴底面与工件表面接触，塑化铆柱材料填充满球面形凹槽；d、连接轴轴向上提，待工件冷却即完成铆接连接。本发明的装置结构简单、易于制造，本发明的铆接方法适用性强，能够一次性获得成型美观、力学性能优异的接头。

技术领域

本发明属于金属连接技术领域，具体为一种双面旋转摩擦挤压铆接装置及其铆接方法。

背景技术

铆接技术是汽车制造、航空航天等领域不可或缺的连接技术，传统的冷铆技术通常用在小直径的铆钉上，同时对铆钉材料的塑性要求较高；热铆是将铆钉加热到一定温度后进行的铆接方法，适用直径较大和材质塑性较差的铆钉，但是由于需要额外加热，铆接过程能耗较大，传统热铆接过程中需将加热到一定温度的铆钉插入钉孔，操作危险系数较高，并且要求加热装置靠近操作场地。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

为了克服现有热铆技术中存在的不足，本发明目的是提供一种结构简单的双面旋转摩擦挤压铆接装置，本发明的另一目的是提供一种利用该装置的铆接方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种双面旋转摩擦挤压铆接装置，其包括夹具、第一工作头和第二工作头，及设备本体，夹具用于使第一工件和第二工件搭接固定，且使第一工件上的圆形通孔和第二工件上的圆形通孔共轴线，其中第一工件和第二工件上的圆形通孔具有相等孔径，供圆柱形铆柱穿设；

第一工作头和第二工作头分别设置在搭接固定的第一和第二工件两侧，均包括装夹杆和连接轴，装夹杆一端与设备本体可操作地相连，装夹杆的另一端与连接轴的一端固定连接，使第一和第二工作头的连接轴同轴相向排列，且连接轴自由端的相向端面设置有凹槽；

所述设备本体用于驱动和控制装夹杆进行旋转运动和位移，从而使连接轴与工件通孔的轴线同轴，且使连接轴由两侧对圆柱形铆柱进行摩擦挤压，最终在第一工件和第二工件的外侧形成球面钉头结构，实现第一工件和第二工件的铆接固定。

优选地，所述凹槽为球面凹槽。

优选地，所述球面凹槽的尺寸相同。

优选地，所述球面凹槽的球面半径是通孔半径的2.5倍，球面凹槽与连接轴交互圆直径是通孔直径的2倍。

优选地，所述装夹杆和连接轴为一体式加工。

优选地，所述设备本体驱动第一工作头和第二工作头的装夹杆，从而使相应连接轴进行反向旋转运动，且转速相等。

在另一实施例中，本发明提供一种利用所述双面旋转摩擦挤压铆接装置的双面旋转摩擦挤压铆接方法，其包括以下步骤：

(a)对第一工件上的圆形通孔和第二工件上的圆形通孔的内表面以及圆柱形铆柱的表面进行去污处理；

(b)装夹第一工件和第二工件，使得第一工件通孔和第二工件通孔共轴线，将圆柱形铆柱插入第一工件通孔和第二工件通孔内，调节第一工作头和第二工作头的连接轴与第一工件和第二工件的相对位置，使连接轴与第一工件通孔和第二工件通孔的轴线同轴，调节第一工作头和第二工作头中的一者的连接轴使其凹槽顶住圆柱形铆柱一端，使得圆柱形铆柱两端突出第一工件和第二工件表面的部分的体积与相应侧连接轴的凹槽体积相对应；