[实用新型]基于热熔原理的异种材料间无铆钉铆接装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及碳纤维复合材料板与铝合金板的铆接领域，具体涉及基于热熔原理的异种材料间无铆钉铆接装置。

背景技术

由于环境、能源问题的日益严峻，汽车轻量化技术飞速发展。碳纤维复合材料是一种新型复合材料，有良好的力学性能，在航空航天已经有广泛的应用。近年来，碳纤维复合材料凭借相对于传统金属材料有更高的比刚度、比强度，同时抗撞吸能性好、抗疲劳性好、耐电化学腐蚀等优势，在汽车行业中的应用也越来越广泛。

在车身应用材料中，非金属复合材料所占比重显著提高，使得金属与复合材料组合件的数量不断增加。为实现汽车轻量化，金属材料与非金属材料之间较高质量的连接工艺成为实现在汽车中大量应用复合材料的关键技术。由于在铆接过程中不发生化学反应，抗疲劳性能和抗静拉力性能良好等优点，铆接工艺成为近年来发展较快的薄板材料机械连接技术。

碳纤维复合材料的主要破坏形式有基体开裂、纤维断裂、界面脱胶和分层破坏等，其最终的破坏形式是以上四种破坏形式的共同作用。在现有的碳纤维复合材料板无铆钉连接工艺中，碳纤维复合材料易发生脆性破坏，影响铆接接头的抗疲劳性能和抗静拉力性能，甚至直接导致接头失效。

现有的无铆钉铆接工艺：一方面，由于碳纤维复合材料有较高的强度，在铆接过程中，对设备的冲铆能力有较高的要求，并且铆接前需对铝合金板预冲孔，加工工序增加，加工工艺复杂；另一方面，由于碳纤维复合材料塑性较差，在铆接过程中，碳纤维复合材料易发生脆性破坏，降低铆接接头质量，甚至无法形成有效的铆接接头。

因此，在现有的无铆钉铆接工艺中，需要增加新的工艺方法，保证在铝合金和碳纤维复合材料铆接过程中得到质量良好的铆接接头，同时通过改进原有的工艺方法来提高连接效率，在得到性能良好的铆接件前提下降低成本。

实用新型内容

本实用新型设计开发了基于热熔原理的异种材料间无铆钉铆接装置，本实用新型的实用新型目的是解决需要对铝合金板预冲孔导致的工序复杂、铆接过程中易发生脆性破坏的铆接接头的问题。

本实用新型提供的技术方案为：

基于热熔原理的异种材料间无铆钉铆接装置，包括：

压边圈，其具有通孔，用于将铝合金板以及碳纤维复合材料板进行固定；

热熔钻头，其能够在所述压边圈的通孔中做上下往复运动；

翻铆针，其与所述热熔钻头同心设置；

下模，其具有通孔，用于对所述翻铆针进行定位，所述翻铆针在所述下模具的通孔中做上下往复运动；

所述碳纤维复合材料板同心放置在所述下模上，并且与所述热熔钻头及所述翻铆针同心设置，所述热熔钻头及所述翻铆针在运动过程中作用于所述铝合金板及所述碳纤维复合材料板的通孔处，进而形成无铆钉铆接件。

优选的是，所述碳纤维复合材料板的制备模具分为上凸模及下凹模，碳纤维预浸布平铺至所述下凹模中的凹槽中，所述上凸模设置有与所述凹槽相匹配的凸台，在所述凹槽的中心处设置光柱，所述上凸模的凸台设置有与所述光柱相匹配的光孔。

优选的是，所述光柱为圆柱体光柱与圆锥体光柱的组合光柱，所述圆柱体光柱与圆锥体光柱之间采用圆弧过渡；以及

所述光孔包含圆柱体光孔及圆锥体光孔，所述圆柱体光孔与圆锥体光孔采用圆弧过渡。

优选的是，所述上凸模及所述下凹模为铝合金材料。

优选的是，所述热熔钻头包括环状凸台、中部圆柱以及顶端圆锥体；

其中，所述环状凸台内径与所述中部圆柱的柱体直径相等。

优选的是，所述翻铆针分为针头与针体，所述针头顶部采用圆弧面过渡，所述针头与所述针体采用圆弧面过渡，所述针体包括两段不同底面直径的圆柱体，其采用圆弧面过渡。

优选的是，所述压边圈的通孔直径与所述环状凸台外径相等。

本实用新型与现有技术相比较所具有的有益效果：

1、本实用新型所述的铝合金板与碳纤维复合材料板的铆接过程中采用带有通孔的碳纤维复合材料板，在碳纤维复合材料板制作过程中直接将该板做成带有通孔的，不需要进行冲孔。不但简化了工艺步骤，降低了加工成本，同时在铆接过程中碳纤维复合材料板几乎不发生变形，避免了碳纤维复合材料板发生脆性破坏；

2、本实用新型所述的铝合金板与碳纤维复合材料板的铆接过程中采用了翻孔工艺，该工艺使铝合金板在碳纤维复合材料板通孔处形成外翻的接头，提高了铆接接头的抗拉、抗剪和抗疲劳性能，并且不需要铆钉，质量减轻，成本降低；