[发明专利]一种金属材料的无钉铆接-粘接接头的原位涂胶、连接方法及实现涂胶-铆接的联动机构

说明书

技术领域

本发明属于金属材料连接技术，特别涉及一种金属材料的无钉铆接-粘接接头的原位涂胶、连接方法及实现涂胶-铆接的联动机构。

背景技术

汽车工业的迅猛发展造成汽车尾气排放对环境的有害作用越来越严重，如何降低汽车油耗，减少尾气排放是汽车工业必须解决的问题。在各种降低油耗和排放的措施中，汽车轻量化是实现这一目标的主要措施，铝合金、镁合金、高强钢等新材料逐步应用于车身制造中。然而，新型材料特别是轻质铝、镁合金材料的应用，对车身板料的连接技术和工艺提出了更高的要求。在目前汽车车身采用的几种主要连接方法中，铆接工艺虽然简单，抗冲击性能和减震性能好，但结构笨重，工作时噪音大，影响健康；机械连接不受材料限制，但密封性差，接头易产生松动；点焊是目前使用最广泛的汽车车身连接技术，但易于产生变形，接头疲劳强度低，对材料的导电性有一定的要求，对铝、镁等高导电性材料焊接困难。最近，一种新型的板材连接技术—无铆钉连接技术（clinch）逐渐应用于车身生产中，它能克服传统板材连接技术在连接轻金属合金材料、不同质板材以及涂有保护层板材时存在的不足，是一项在车身制造中具有广泛应用前景的新型机械连接技术。该工艺通过圆形凸模和凹模，在专用的压力装置上进行一个冲压过程，凸模将被连接的板件挤压进凹模，通过板件之间的互锁实现机械连接。与传统的板料连接技术相比，无钉铆接连接技术不需要对板材预钻孔、不需要铆钉，可以实现同质和异质材料的两层和多层连接；不破坏母材的表面涂层，可单点或多点同时连接，能够实现自动控制；生产率高，成本低。然而，该项技术制备的接头强度不稳定，波动范围大，受材料因素（材料性能、板料表面状态）、工艺参数（冲压力、冲压速度、冲压圆点尺寸）以及模具结构参数（磨损、损坏程度）等多种因素的影响；接头质量检测手段单一，目前主要采用测量接头的底板残余底厚或铆接点的直径来评判铆接接头的强度是否满足要求。生产过程中由于模具坏损等原因，可能产生铆接接头底厚或铆接点直径测量满足要求，但实际接头强度大大降低的现象，严重影响车身制造质量。

粘接是汽车工业经常使用的另一种材料连接方法，接头具有高的剪切强度、疲劳强度、耐蚀性能和减震性能。如果无钉铆接（clinch）技术与粘接技术复合制备无钉铆接（clinch）-粘接复合接头，不但可以增加无钉铆接（clinch）接头的接头强度，而且可以增加接头强度的稳定性。然而，目前的铆接-粘接接头的粘接、铆接分两步进行，常用的涂胶方法为首先在铆接前对铆接部位整体涂胶，然后进入铆接位置进行铆接。涂胶周期长，用胶量大，而且容易造成涂胶不均匀，如何在铆接前完成板材的快速、均匀涂胶，是无钉铆接（clinch）-粘接接头必须解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属材料的无钉铆接-粘接接头的原位涂胶方法和连接方法，不仅保证铆接接头涂胶的均匀性和可靠性，还能进一步获得高质量的无钉铆接（clinch）-粘接接头，提高无钉铆接（clinch）接头的铆接强度，降低铆接接头强度的波动性。

本发明采用的技术方案如下：

一种金属材料的无钉铆接-粘接接头的原位涂胶方法，首先在铆接件的上底板的铆接位置处依次加工一直径为1.0-3.0mm的通孔，然后按照钻孔的相反顺序依次在通孔中注入粘接有效量的胶体。

具体的，通孔的直径取决于铆接板材厚度。

通孔中注入胶体的量取决于板材的厚度和通孔的直径，较好的，通孔中注入胶体的量为通孔容积的6-10倍。

将上述完成原位涂胶的铆接件进行无钉铆接，完成铆接后进行胶体固化实现接头的连接。

固化工艺参数取决于所选用的粘接剂成分，可以采用粘接剂供应商推荐固化工艺参数，也可采用用户自己优化的工艺参数。

本发明还进一步提供了一种实现上述金属材料的无钉铆接-粘接接头的原位涂胶、铆接的联动机构，包括台架，台架上方的机架上通过旋转机构设有可换位的钻孔-涂胶联动机构和无钉铆接设备，所述的钻孔-涂胶联动机构包括钻孔机构、预压头和涂胶机构；钻孔机构包括钻头、钻头夹具、锥形导套和钻头升降机构，钻头夹具与钻头升降机构连接，钻头夹具上套设有倒圆锥形的锥形导套；预压头设置在钻孔机构下方且设有预压头竖向驱动机构，预压头底部设有铆接板材吸附装置和涂胶器通道槽，钻头下端穿过预压头和铆接板材吸附装置且能竖向移动；涂胶机构包括涂胶器和涂胶器定位杆，涂胶器定位杆一端与钻孔机构的锥形导套表面滑动配合，涂胶器定位杆另一端与涂胶器连接。