[发明专利]改进的板材铆合方法

说明书

本发明涉及一种利用一个铆钉、一个冲头、和一个预紧头将至少两块板材铆合在一起的板材铆合方法，术语“铆合”也称为“冲压连接”或“整体紧固”。

在汽车工业中，点焊是用于连接车体部件的最常用的技术，但由于例如在部件之间存在杂质、或焊接穿透性较差、而使各焊点的强度不能保证，设计者就必须增加焊点的数量以保证足够的连接强度。

对于连接镀锌钢或铝的部件，点焊还没有发展成为一种准确的和可靠的方法。

对于镀锌钢，焊接作用破坏了焊点周围的锌镀层，而使其易于腐蚀。

铝由于重量较轻而在汽车领域有很大潜力，但缺乏合适的点焊方法是限制其应用的一个原因。

一个替代点焊的方法是使用自穿铆钉，用自穿铆钉紧固金属板的方法和装置已公开于美国专利4,615,475(Fuhrmeister，国际公开号：WO 84/04710)。

另一种代替方法是金属铆合，其中使用一个冲头和冲模的组合而使两金属板变形成一种锁紧接合，金属铆合方法的例子公开于：

1.DE 4009813(Fraunhoffer-Ges Ford Ange)；

2.DE 1452820(Philips Patentverwaltung GmbH)；

3.DE 3726392(Kuka Schweissanlage)；

4.EP 330061(Eckold W.& Co GmbH)；

5.EP 215449(Rapp E.)；

6.GB 2244946(Fairacre Limited)；

7.GB 2123734(BTM Corporation)；

8.US 3919955(Du Vernay)；

9.US 387599(Ladouceur et al)；

上述方法能将金属板连接在一起，但它们的剪切强度和轴向负载强度较低，并且其连接部没有与周围金属板大致齐平的外表面(所以不适用于暴露部分，例如，在发动机室中)。

还有其它的文献公开了板材的各种铆合方式。有的需要在板材上先打孔然后再用相应的铆钉来进行铆合，不言而喻这种铆合方式至少有两个工序-钻或冲、铆合，生产效率高不了。有的需要借助于高强度的铆钉来实现在板材上穿出孔来随着进行铆合，或借助于高强度的铆钉穿入待连接的板内来进行铆合，但这种高强度铆钉必然由于需要利用其强度而采用不同于待连接板材的材料来制造，一方面在铆合后存在产生电化学腐蚀的危险，另一方面也增大了使铆钉变形来实现铆合的力。

因此，本发明的目的在于提供一种克服了现有技术存在的缺点的、需用的设备简单并且操作简便的、并能提高铆合连接部的剪切强度以及轴向分离强度的板材铆合方法。

本发明的目的通过以下的技术解决方案而得以实现，该方法利用一个管形铆钉、一个冲头、一个冲头外围套筒、和一个预紧头来将板材铆合在一起。该方法包括以下步骤：

将待连接的板材在冲头将铆钉驱入板材内以形成铆合连接部之前用所述预紧头预先压紧在支承冲模上，所述支承冲模上成形有一个在板材变形时容纳板材的开孔；

将铆钉定位在板材的待铆合区域的上方，套筒环绕着冲头；

向下进给所述冲头和所述套筒以使所述板材变形进入所述支承冲模的开孔而不穿透，以形成铆合连接部；和

随后独立地进给所述冲头的所述套筒，以使铆钉体的内端向外变形，从而使形成铆合连接部那部份的板材变形，铆钉和板材变形时铆钉不会穿透板材。

这里所用的术语‘向外变形’，包括铆钉或芯块的体部或杆部全部或部分在至少一个横向于该体部或杆部的纵轴线的方向的变形。

在上述的技术方案中，第一步进给是使冲头与铆钉同时向下进给以使板材进入支承模具的开孔内，随着使套筒进一步向下进给使铆钉的内端向外变形而实现一个具有高强度的铆合连接部。

本发明的另一个技术解决方案在于，该方法利用一个带有半管形内端的芯体的芯块、一个冲头、和一个冲头外围的预紧头来将板材铆合在一起。该方法包括以下步骤：

将待连接的板材在进给冲头以使板材变形并将芯块驱入板材内以形成铆合连接部之前用所述预紧头预先压紧在支承冲模上，所述支承冲模上有一个容纳变了形的板材的开孔；

向下进给所述冲头以使所述板材变形进入所述支承冲模的开孔而不穿透，以形成铆合连接部，随后升高冲头；

将芯块置于铆合连接部上方并使之与所述冲头对准；

再次进给冲头以将所述芯块驱入所述铆合连接部内，并继续进给所述冲头以使芯块的所述芯体的内端向外变形，从而使形成铆合连接部的那部份板材变形，而芯块不会穿透板材。