[发明专利]一种轻量化板材的自阻加热平底无铆连接成形装置及工艺

说明书

一种轻量化板材的自阻加热平底无铆连接成形装置及工艺，连接开始前，下模具固定不动，第一云母片固定在下模具上，用压边圈压住上、下板材，第二云母片放置于压边圈台阶面下方；连接过程开始，冲头向下运动，接触上板材，同时接通电源，通过导线连接电源、冲头、上板材、上板材和下模具构成电流回路，当上、下板材温度达到材料的塑性变形温度时，切断电源，冲头继续向下运动，冲头挤压上、下板材，使上、下板材发生塑性变形，上板材嵌入下板材，在上、下板材之间形成一个机械锁，实现上板材、下板材之间的连接，上、下板材完全成形之后，冲头和压边圈向上运动，将上、下板材取出，本发明具有成形力小、连接点强度高和连接质量可靠等优点。

技术领域

本发明属于板材连接技术领域，具体涉及一种轻量化板材的自阻加热平底无铆连接成形装置及工艺。

背景技术

近些年，随着轻量化板材在汽车、飞机等交通工具中的大范围使用，适用于连接汽车轻量化板材的无铆连接工艺得到了迅速的发展。无铆连接工艺是指利用板材的塑性变形能力，采用专用的凸凹模具对被连接的板材进行冲压，使板材之间内嵌实现板材之间的连接。与传统的板材连接方式相比，无铆连接工艺不仅在经济、能耗、工作环境方面具有很大的优势，而且非常适用于异种材质、表面有镀层或油漆等板材的连接。该工艺在连接的过程中不需铆钉等任何辅助材料，是实现铝合金等轻量化板材连接的重要方法之一，对于汽车的轻量化具有重要的意义，但其又不可避免地存在以下缺点：无铆连接所形成的连接点静态强度较低；连接点的一侧为凸起，另一侧为凹坑，严重影响了板材连接的外观，目前汽车板材连接的一个重要指标就是其美观程度，而无铆连接由于存在凸起和凹孔，一定程度上限制了该技术的应用，尤其是板材表面有相对运动的场合；传统无铆连接的凸模和凹模要求严格对中，一旦产生偏移将会严重影响连接点的强度。

为了克服上述传统无铆连接的缺点，有学者提出了平底无铆连接工艺，但该连接方式又存在以下不足：传统的平底无铆连接过程中可调节的参数少，可调节性差；传统平底无铆连接过程中材料沿凸模向上流动，凸模对它的摩擦阻力大，容易形成内部材料的损伤甚至裂纹；传统平底无铆连接的流动是单向的反挤压方式，流动时阻力大，成形时需要的外界载荷大，成形难度大；

自阻加热辅助金属塑性成形工艺，是指在传统金属塑性成形工艺中，利用板材自身自有的电阻，通过施加电流对板材进行加热，以提高成形质量、改善工艺效果的工艺过程。与传统金属塑性成形工艺相比，自阻加热辅助金属塑性工艺具有金属塑性成形能力高、成形力小、金属材料流动性好、产品质量高等优点。

目前还没有发现将自阻加热和平底无铆连接相结合的文献报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种轻量化板材的自阻加热平底无铆连接成形装置及工艺，能有效提高连接点的强度，降低成形力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种轻量化板材的自阻加热平底无铆连接成形装置，包括固定不动的下模具5，下模具5上固定有第一云母片7，下模具5的上表面平整光滑，下模具5的上表面与第一云母片7的上表面共面，在下模具5上表面叠放有上板材3和下板材4，上板材3的正上方设置有压边圈2，压边圈2的台阶面下方设置有第二云母片6，第二云母片6与压边圈2的中心轴重合，压边圈2的中心设置有冲头1，冲头1的中心轴与压边圈2的中心轴重合，冲头1和下模具5分别接电源8的正负极，通过导线将电源8、冲头1、上板材3、下板材4和下模具5构成电流回路。

一种轻量化板材的自阻加热平底无铆连接成形工艺，包括以下步骤：

连接开始前，下模具5固定不动，第一云母片7固定在下模具5上，将上板材3和下板材4叠放在下模具5的上表面，用压边圈2压住上板材3 和下板材4，第二云母片6放置在台阶形压边圈2的台阶面下方，第二云母片6的中心轴与压边圈2的中心轴重合，冲头1的中心轴与压边圈2的中心轴重合；