[发明专利]基于铆钉调控的平模回填铆接方法

说明书

一种基于铆钉调控的平模回填铆接方法，先通过与铆钉形状匹配的内冲头将铆钉整体压入板材内部，再通过外冲头将隆起的板材材料平整挤压，通过铆钉在平整挤压时引导材料塑性变形并在板材间形成机械锁合结构，实现板材的可靠连接。本发明在预冲压阶段用内冲头将铆钉整体嵌入板材内，在回填阶段用外冲头将隆起的板材材料回填到中心空腔，铆钉不发生塑性变形即可实现板材的有效机械连接。通过采用无需变形的铆钉，显著降低接头质量对铆钉制造精度的高敏感性；通过采用无凹槽的平模，形成具有完全平整底面的接头，同时消除冲头与底模不同轴可能带来的接头质量问题。该方法无需匹配铆钉和底模，可显著降低接头设计难度、缩短设计周期。

技术领域

本发明涉及的是一种机械连接领域的技术，具体是一种基于铆钉调控的平模回填铆接方法。

背景技术

在汽车工业中，自冲铆接技术仍是应用最广泛的铝合金车身连接工艺，具有生产效率高、连接可靠、操作简单等优点。连接过程中铆钉发生塑性变形，在钉腿与底板间形成机械锁合结构，实现多层薄板的机械连接。该成形原理使得自冲铆的接头质量对铆钉硬度水平、钉尖尺寸等较为敏感，因而铆钉的制造应用成本较高。铆接时需采用与铆钉相匹配的底模以形成符合质量标准的接头，众多的板材组合使得铆钉和底模种类繁多，接头设计复杂、周期长、成本高。铆接系统中的冲压头与底模需始终保持较好的同轴度，否则会导致接头成形不均匀，影响接头质量。此外，接头在底模侧存在明显的材料凸起，影响连接件的平整度。

发明内容

本发明针对现有自冲铆接技术在应用成本、设计流程、接头平整度等方面存在的不足和挑战，提出一种基于铆钉调控的平模回填铆接方法，在预冲压阶段用内冲头将铆钉整体嵌入板材内，在回填阶段用外冲头将隆起的板材材料回填到中心空腔，铆钉不发生塑性变形即可实现板材的有效机械连接。通过采用无需变形的铆钉，显著降低接头质量对铆钉制造精度(如硬度水平、几何尺寸等)的高敏感性；通过采用无凹槽的平模，形成具有完全平整底面的接头，同时消除冲头与底模不同轴可能带来的接头质量问题。该方法无需匹配铆钉和底模，可显著降低接头设计难度、缩短设计周期。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于铆钉调控的平模回填铆接方法，先通过与铆钉形状匹配的内冲头将铆钉整体压入板材内部，再通过外冲头将隆起的板材材料平整挤压，通过铆钉在平整挤压时引导材料塑性变形并在板材间形成机械锁合结构，实现板材的可靠连接。

所述的铆钉为实心结构，其顶部直径小于底部直径且高度小于板材的总厚度。

所述的铆钉，其外表面轮廓优选为圆滑过渡阶梯结构、弧形结构或其组合，以精确引导/调控板材在回填过程中的塑性变形行为，促进板材间机械互锁尺寸的增大。

所述的圆滑过渡阶梯结构是指：若干层阶梯结构且阶梯的凸出角和内凹角均替换为圆弧过渡。

所述的弧形结构是指：一段弧线且弧线上任一点与中轴距离逐渐递增的侧面轮廓。

所述的内冲头中部设有内凹结构，该内凹结构的形状与铆钉的外部轮廓完全匹配。

所述的方法具体包括：

步骤一、将待连接的上层板和下层板堆叠并充分接触后置于平模上，通过压边圈向下运动压紧板材以限制板材在铆接过程中的相对运动；

步骤二、内冲头推动实心铆钉向下运动，将铆钉整体压入上层板和下层板内部，直至到达预设位移后内冲头反向运动与铆钉分离，回退后保持静止不动；

所述的内冲头的冲压深度需根据上层板的厚度进行调整，确保铆钉的下半部分处于上层板和下层板的交界面以下。

所述的回退，其距离需根据上板和下板的厚度进行调整，以促进机械互锁结构的有效形成。