[发明专利]半空心螺纹铆钉及其单边连接方法

说明书

一种半空心螺纹铆钉，包括：一体成形的铆钉头和空心结构的铆钉体，该铆钉体从下而上依次包括：流钻部、攻丝部和螺纹部，其中：流钻部和攻丝部位于空心结构的外缘，流钻部的底端为楔形锥角。本发明通过攻丝与拧紧实现螺纹连接，最终形成螺纹‑固相复合连接；铆接完成后，铆钉尖端未刺穿下层板材，保证了接头的密封性，提升抗腐蚀能力；由于下层板无尖锐凸起，使该工艺可以用于型材外其他类型的连接，扩大了工艺的应用范围。

技术领域

本发明涉及的是一种单边连接领域的技术，具体是一种半空心螺纹铆钉及其单边连接方法。

背景技术

轻合金铸件、挤压型材等轻量化结构因其较于板材在薄壁结构刚度方面的显著优势而被广泛应用于汽车、机车、火箭等壳体的制造中。然而，在连接封闭/半封闭型材或轻合金铸件时，受空间限制，双边连接难以实现，需要采用单边连接技术。现有单边连接技术中，抽芯铆接技术需要在连接板上预制通孔，这不仅降低了生产节拍，还因预制孔与铆钉的同轴度要求高给生产带来困难，且预制孔产生的金属碎屑也将给使用者带来不适体验。流动钻铆技术无需预制孔，但由于螺钉需要穿透所有连接板材而降低了接头的密封性，从而降低了接头的耐腐蚀性；穿孔过程中软化的轻合金被挤入板材间，使接头中出现间隙；螺钉尾端与螺纹成形区对连接强度无实际作用，额外增加了螺钉的长度和重量，不利于轻量化，且限制了其在较小腔体结构中的应用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种半空心螺纹铆钉及其单边连接方法，在半空心铆钉外壁从下至上依次设计流钻、攻丝与螺纹三个部分，实现螺纹连接。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种半空心螺纹铆钉，包括：一体成形的铆钉头和空心结构的铆钉体，该铆钉体从下而上依次包括：流钻部、攻丝部和螺纹部，其中：流钻部和攻丝部位于空心结构的外缘。

所述的流钻部、攻丝部和螺纹部的高度同时满足：H₁＝K₁H₂，H₁+H₂＝K₂R₁，H₁+H₂+H₃＝H，其中：H为铆钉体的高度，H₁为流钻部的高度，H₂为攻丝部的高度，H₃为螺纹部的高度，R₁为铆钉体的外径，K₁和K₂为修正系数；通过流钻部、攻丝部和螺纹部的一体式设计实现钻孔、攻丝、连接操作一体化，工艺完成后获得螺纹-固相复合连接接头。

所述的修正系数K₁优选为[1.2,2.0]，K₂优选为[0.5,0.8]。

所述的铆钉体的高度满足：H＝t₁+Kt₂-0.2，其中：H为铆钉体高度，t₁为上层连接件的厚度，t₂为下层连接件的厚度，K为修正系数；通过优化铆钉体高度，精确控制施工过程中工件材料的挤出量，保证下层板不被刺透的同时提供更长的连接长度。

所述的修正系数K优选为[1.5,2.0]。

所述的铆钉体的空心结构的深度满足：其中：h为空心结构的深度，t为待连接件的总厚度，δ为下层连接件的延展率，R₁为铆钉体的外径，R₂为铆钉体的内径，K₃为修正系数；在减轻接头的重量的同时为受挤的工件材料提供流动空间。

所述的修正系数K₃优选为[0.01,0.04]。

本发明涉及一种半空心螺纹铆钉的单边连接方法，待连接件经压边圈压紧，铆钉和与之匹配的驱动头装配后置于上层连接件上并与压边圈同轴，铆钉经穿入阶段、攻丝阶段和拧紧阶段与待连接件形成未刺穿待连接件的螺纹-固相复合连接。