[发明专利]一种异形无铆钉铆接结构、成型装置及方法

说明书

本发明公开了一种异形无铆钉铆接结构、成型装置及方法，解决了现有技术中无铆钉铆接的连接强度低的问题，具有提高板材铆接区域强度的有益效果，具体方案如下：一种异形无铆钉铆接结构，包括铆接的第一板材和至少一层第二板材，第一板材具有异形孔，第二板材设置凹部，第二板材非凹部部分搭接于第一板材的上方，凹部从第一板材的异形孔中突出，且凹部的深度大于第一板材和第二板材的厚度之和；而且凹部底面的长度大于凹部顶部敞口侧的长度，和/或凹部底面的宽度大于凹部顶部敞口侧的宽度。

技术领域

本发明涉及板材连接技术领域，尤其是一种异形无铆钉铆接结构、成型装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

板材无铆钉铆接技术已在工业领域获得广泛应用。现有的无铆钉铆接技术，如TOX冲压铆，是通过冲头将板材压入凹模，板材在冲头和模具的共同挤压下发生局部塑性变形并形成机械互锁从而连接在一起。这种无铆钉铆接方式在连接区域形成一个圆点形的铆扣，与铆钉式铆接相比，加工效率高，连接成本低。

然而，发明人发现，现有无铆钉铆接技术的弱点是明显的：圆点形铆扣的连接区域小且连接强度低，尤其是其铆接接头无法承受扭转载荷。

尽管目前很多研究旨在提高无铆钉铆接接头的连接强度，其中最直接、最高效的方法，依然是通过多点铆接以形成铆扣群，来增加连接面积并提高连接强度，同时通过铆扣群的合理布局，使多点铆接接头能够传递扭转力。

但是，多点铆接方式势必降低铆接加工效率，并且各铆点之间的距离也有严格的工艺限制。而大型运载工具如汽车、飞机、火箭的承载结构普遍具有薄壁特征，其多材料混用的轻量化薄壁结构主要是由铆接完成的，如一架空客A380飞机上有将近300万个铆接接头。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种异形无铆钉铆接结构，通过异形孔的设置使得铆接区域为异形形状，相比于现有的圆形铆接方式，铆接面积大，相应提高了铆接强度，可使铆接结构承受更大的载荷和扭矩，以此提高铆接板材连接强度，并增强其工艺适应性和灵活性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种异形无铆钉铆接结构，包括铆接的第一板材和至少一层第二板材，第一板材具有异形孔，第二板材设置凹部，第二板材非凹部部分搭接于第一板材的上方，凹部从第一板材的异形孔中突出，且凹部的深度大于第一板材和第二板材的厚度之和；

而且凹部底面的长度大于凹部顶部敞口侧的长度，和/或，凹部底面的宽度大于凹部顶部敞口侧的宽度，使得第二板材的凹部形成口小底大的结构，有效保证第一板材和第二板材的铆接效果，保证无铆钉铆接结构的连接强度。

如上所述的一种异形无铆钉铆接结构，所述第二板材纵向截面整体呈U字型，为了使得凹部形成口小底大的结构，纵向截面的一侧形成Z字型；

所述异形孔为键形，即异形孔的两端为弧形，另两侧为直线，该形状也与激光的摆动相适配，激光沿着异形孔的长度方向进行摆动，以保证异形无铆钉铆接结构的成型。

本发明还公开了一种异形无铆钉铆接结构的成型装置，包括：

用于发射激光的激光发射机构，激光发射机构包括激光头，激光头能实现摆动；

支撑台，支撑台设置凹槽，支撑台用于支撑第一板材和第二板材，第二板材表面可放置去离子水，第一板材设于第二板材的下方，且第一板材开有异形孔，热的去离子水吸收激光头发射的激光，产生瞬时的高温高压现象，形成高压等离子体冲击波和高速空化微射流，对第二板材进行施压，使得第二板材沿着异形孔发生变形。