[发明专利]一种轻量化板材的滑块式凹模摩擦无铆连接方法

摘要

一种轻量化板材的滑块式凹模摩擦无铆连接方法，先通过摩擦头和上冲头的旋转对待铆接部位进行局部摩擦加热；然后摩擦头停止转动并对待铆接部位施加压边力，在冲压动力源的作用下压头使上冲头向下运动，使上、下板材的金属向下模具的模具型腔内流动，使下模具分瓣滑块沿径向流动并胀开，上、下板材的金属继续向分瓣滑块之间、下冲头与分瓣滑块之间产生的间隙流动，直到下模具的型腔被充满，且上板材和下板材之间形成S形机械锁；达到预设定的底厚值或者压力后，压头和上冲头向上运动至初始位置，连接过程结束；本发明可获得无裂纹的铆接接头，降低所需铆接作用力，减少铆接缺陷，提高铆接接头的强度，效率更高、操作简便且能耗更低。

主权项

1.一种轻量化板材的滑块式凹模摩擦无铆连接方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)定位阶段：连接开始前，将上板材(6)和下板材(7)装夹固定并叠放在下模具上，下模具固定不动；摩擦头(5)和上冲头(4)整体向下运动，摩擦头(5)和上冲头(4)将上板材(6)和下板材(7)局部定位于下模具上，并施加压力；上冲头(4)的上下运动通过冲压动力源、压头(1)和环形弹簧(3)的共同作用实现，上冲头(4)和环形弹簧(3)通过挡圈(2)安装在摩擦头(5)内部；下模具为滑块式分瓣凹模，由分瓣滑块(8)、弹性圈(9)、滑块保持架(10)和下冲头(11)组成，下冲头(11)下部外侧和滑块保持架(10)下部连接，下冲头(11)上部外侧设有圆周均布的分瓣滑块(8)，下冲头(11)和分瓣滑块(8)之间设有空隙，分瓣滑块(8)通过弹性圈(9)拉紧，弹性圈(9)为橡胶圈或轻载弹簧，分瓣滑块(8)外侧凹槽和滑块保持架(10)顶部配合卡住，上冲头(4)下端部分为带倒角倒置圆台状；/n2)摩擦加热阶段：在旋转动力源的作用下，摩擦头(5)连同上冲头(4)一起高速旋转，转速为300～2000转/分钟，对上板材(6)和下板材(7)待铆接部位进行局部摩擦加热，使其达到塑性变形温度，加热时间为5～30秒；/n3)成形初期阶段：摩擦加热阶段结束，旋转动力源停止工作，摩擦头(5)对待铆接部位施加压边力，在冲压动力源的作用下，压头(1)使上冲头(4)向下运动，上板材(6)和下板材(7)在上冲头(4)的作用下弯曲并受挤压，局部发生塑性变形，上板材(6)和下板材(7)的金属受到下模具中下冲头(11)上端面的约束，逐渐填充凹模空间，但是尚未受到下模具中分瓣滑块(8)的约束，在此阶段，上板材(6)在上冲头(4)下端部的圆角处受挤压变薄，其颈部金相组织被强化；/n4)成形阶段：上冲头(4)继续向下运动，上板材(6)和下板材(7)的金属材料沿径向流动，分瓣滑块(8)只受到弹性圈(9)的定位作用，其预紧力非常小，导致分瓣滑块(8)沿径向流动并胀开，材料向分瓣滑块(8)之间、分瓣滑块(8)与下冲头(11)之间产生的间隙流动，由于在成形过程中上板材(6)和下板材(7)金属材料的流动速度不同，致使上板材(6)嵌入下板材(7)中，且上板材(6)和下板材(7)之间形成S形机械锁(12)，形成内嵌型铆接头，上冲头(4)的冲压铆接速率为0.5～2毫米/秒；/n5)回程阶段：达到预设定的底厚值或者压力后，冲压动力源、压头(1)和环形弹簧(3)共同作用，带动上冲头(4)向上运动，将上冲头(4)和上板材(6)分离，并回位至初始位置，连接过程结束。/n