铆接方法及其工具的制作方法-铆焊老刘铆工焊工笔记

技术简介：

对于本专利而言，其发现了在传统铆接这个过程当中，存在着材料变形并不充分的情况，而这种不充分的变形进而导致了连接强度不足这样一个问题。随后，这个专利提出了一种方法，那就是借助柔性模具壁段，并且配合挡件来控制变形路径。通过这样的方式，能够实现材料冷加工硬化，最终达成提升连接可靠性的目的。

关键词：柔性模具,冷加工硬化,铆接工具

专利名称：铆接方法及其工具的制作方法

技术领域：

这种方法，是本发明所涉及的，针对具有了至少一个板件的构件采用的铆接方法，以及工具，是如从属权利要求5中所述的工具，尤其是能够实现此方法的工具。

背景技术：

在一种已知方法（GB A）里，壁段处在构成模具的四根支柱之上，其中，这些支柱处于径向弹性状态，且在支柱之间留有空隙，以用来容纳流变材料，因无法控制后者形状而展现出其缺陷。在一个实施例中，模具底面上也设计有这种空隙，所以在表面部分的流变过程中，径向流动也会受到影响。依据其中给出的另一个实施例，底面，至少在其中心区域被封闭起来，并且制作成可挠曲的柱塞。在径向分散进程里，它同样存有缺点，受挤压的材料会进入到所述支柱间的空隙里，进而对柱塞予以挤压。

根据另外一种已被知悉的方法以及已被知悉的装置（EP），构造出两个处于相对位置的壁段，这两个壁段能够弹性地进行挠曲。其中，那部分受到深冲且发生流变的表面，在挠曲位置时咬合到板里面，而在其他的横向上，也就是在壁不会发生挠曲的方向上，沿着装配方向平滑地伸展。在此处，存在不足之处，一方面在加工进程中，在位置相对的壁件呈现出的相互分开的倾向之下，流变材料会被挤压到在其中形成的空隙里；另一方面，未咬合的区段易于呈锥形向外伸展，也就是有着掉头的倾向。对于专业技术人员而言，首先，一方面，起码得在某些区段里尽可能让流变表面部分最大程度地与固定不动的板段相咬合；另一方面，要尽可能在一道加工工序当中达成这样的连接点，而且自然而然地要求其具备足够的强度。

对于专业技术人员而言，其责任与兴趣所在，首先是要把深冲过程跟流变过程清晰地划分开来，以此来达成对方法过程的控制。在已知的装置（DE OS）当中，模具上的避让壁件，它不但能够借助弹簧朝着横向施加负荷，而且还能够额外地经由该壁件的底部支承产生翻转力矩，借助这个翻转力矩，能够把深冲过程的结束和流变过程的开始进行明确的区分，如此一来，其中的流变过程自身便不会受到那些可移动壁件的直接作用。

此外，有一种铆接方法所运用的装置，其中，模具上全部的四个壁件，于深冲以及流变的进程中，抵抗环簧的作用进而沿径向朝向外围挤压，存在这样的情况（EP A1）。有围绕模具设置的金属板保持架，它的职责仅仅是承接模具构件并给其导向。这个保持架对于深冲或者流变过程不会施加任何影响。不足之处在于，模具底面形成了延伸到模具里的柱塞的端面，而且模具壁件于它的一个台阶处，为流变过程而受到引导。此外，人们觉得那柱塞端面上已知的凸起是必要的，它肯定会对流变进程产生作用。用那样的工具，其不足在于横向力作用于模具壁件的上端头，进而产生翻转力矩。这有可能致使安置于保持架中的导向杆出现歪斜。另外，不足之处还有流变材料进入壁件与该柱塞之间的区域，所以让原本跟板段上材料变形相关的流变过程在很大程度上难以把控，在此过程中，凸起对柱塞底更多地是施加负面作用。很明显，运用这一工具所预期的成果是达成良好啮合，而且是于连接点的各个方位上。

发明内容

本发明的方法，具备独立权利要求的特征，本发明的工具，拥有从属权利要求2、5和12所讲的特征，其优势在于能够可控制地开展利索的深冲过程，为的是随后成功完成径向流变，而发生流变的材料，像所期望的那般，不会进到任何空隙之中。当中，存在能够维持静止状态的壁段，此壁段会以优势的态势将处于流变状态的材料往可移动方式的壁段那儿逼使挤压过去，换句话讲，在那个位置，历经了深度冲压还有处于流变当中状的板段之上遭受挤压作用的材料会出现堆积情形，其目的在于让这些与板相互咬合着的材料，凭借各个挡件所形成的功用进而达成特别相当较高程度的强度。在任何一种状况情形之下，能够借助使壁段部分出现呈现站立着处于维持静止不动的状态，进而让保持处于静止不动状态的表面区段更多地与板体产生咬合现象。

依据本发明的一种有效构造，借助可挠曲的壁件行进路径上的不可挠曲边界，致使流变材料发生冷变形，其结果是让装配点的强度，相较于未发生冷变形流变的材料，提升大约30％。除此优点之外，尽管有咬合状况，通过对受挤压材料的流变予以相应引导，仍旧能够仅在一道加工工序里获取这样的连接点，也就是，无需在额外的模具机械中经过模具的工序就能将工具取出。

基于本发明方法所具备的一个优势性构造而言，径向路径的边界，从超出模具的圆周部分去看，呈现出不同的形态，是能够改变的，或者其大小是交替变化的，如此一来，便可以在冷变形过程当中获取不同的硬度。

依据本发明里涉及方法的一个辅助构造，顶杆被制作为遗留顶杆，以铆钉的形式，借助形状匹配的方式，停放在压入孔中，其深度起码要达到它沉入到模具开孔里的距离。如此，一方面能够让这种压头式连接点达成准不可分离性，另一方面，得到了把像螺母、螺栓等额外的连接件与板进行连接的可能性，其方式是让遗留顶杆制作成这些连接件的形式，或者是制作成与其配对的构件形式。

本发明模具具备特殊优点，从工作孔圆周方向看，在可移动外套构件之间，存在与管底构件相连的固定构件，该固定构件不可挠曲，尤其是单件式的，它构成了可挠曲外套构件的良好且易于控制的导向器。径向流变的材料因之更多被挤压至可挠曲外套构件区域，如此在后续挤压过程中，借着挡件作用，获得相应高密度，进而获得咬合表面部分的高硬度。

图片[1]-铆接方法及其工具的制作方法-铆焊老刘铆工焊工笔记

依照本发明里关联工具的另外一种构造，限定径向上能够挠曲的外套构件路径的挡件，被稳固地（单件式）放置在模具的管底构件之上。如此一来，就凭借非常简便的方式，致使仅通过一道工序便能够获取相应的强度。依据本发明，这个挡件能够予以设置以及调节。关键的是这种可调节设定的特性，确保了在挡件与管底构件之间形成准连接。然而，一般情况下，当径向路径出现变化时，比如说再一次投入使用的时候，就需要更换模具。但是，挡件位置的变化很易于达成。依据本发明，管底构件能由单个构件制成，当中能够设置槽、孔等，用以承接弹簧的可挠曲外套构件等，如此，便形成了紧凑的工具，且此工具易于安放到模具机械中。

根据本发明里涉及工具的又一构造，管底构件上，处于朝向工作孔的位置的底面，充当了作为外套构件的承载面，且对其朝着径向予以引导。如此一来，首先能够防止在加工进程以及壁件相应的移动进程里面，于底面上形成间隙，要是产生了间隙的话，那么受挤压的板段上的材料或许会因此而挤入到其中，从而产生冷加工硬化问题，另外，还致使连接点的制造必定得经过几道工序方可完成。

依据本发明的另外一种构造，具有如此情况：外套构件承接通过经由弹性力朝着径向导向针对工作孔施加的载荷，以业已知晓的方式来说，该弹性力能够构建成不同的样式，它能够被规划为内部啮合的板簧体，其自由端与可拆卸的外套构件契合相连，且其另外一端被固定于模具体之上，或者是能够借助径向上啮合的螺旋弹簧，或者是通过包绕着模具构件而形成的造型弹簧来予以构成，此处的要点在于，作用于流变过程的径向力相对较低，更为关键的目标是让可拆卸的外套构件在将模具取下之后能够恢复到原本所处的位置上。这里，能够考虑让各板簧拥有上下叠放的连接区段，其中，这些连接区段可以被容纳在模具的留空中。

依据本发明里一个与之相关的具备优势性的构造，对移动外套构件起到径向导向作用，且在两个处于固定不动状态的柱面区段上，互相面对的壁，彼此平行。如此一来，能够确保尽量少的受到挤压的材料，不会毫无控制地被压入到某处的间隙当中。

依从模具存在的另外一种具备优势特性的构造，顶杆被制作成遗留顶杆，呈现铆钉、螺母、螺栓等样式，而且在铆接流程完结之后，以形状相匹配以及受力相连接的模式遗留在板体上经由它达成的深冲孔内部。借助这种材料连接会形成连接的额外强度，其主要缘由在于深冲孔凭借形状匹配被填满，并且让该连接点不再有出现掉头的可能性。

有一种有效结构依据本发明，铆钉至少在它的一个端面上存在下沉，如此一来，铆钉材料在对铆钉进行压下这个过程里能更好地成形，不仅致使强度得以提高，并且具备更好的外观，鉴于铆钉材料能比板材更硬，所以借助流变的铆钉材料，能够获取最佳的材料流动以及板的相应咬合。

按照本发明里有种与之相关的优势性构造来看，遗留顶杆的材料，相较于在装配期间受到其挤压的板材，要更硬一点。所以呢，在加工过程具有的第一阶段，也就是深冲过程当中，顶杆不会出现任何变形，然而在后续的径向挤压进而流变的过程里，要运用80％的作用力，从而让顶杆材料出现变形，借此使得该顶杆构建特别良好的形状匹配连接。当然咯，所有的这些均是在一道加工工序中完成的。

按照本发明里与之相关的另外一种具备优势性的构造，于顶杆的径向柱面上，存在着一个环形槽，其作用是接纳被挤压的材料，借此来改进该遗留顶杆在板以及深冲孔当中的嵌接情况。

按照本发明的又一种具备优势性的构造，顶杆于朝着底面构件的端面上，存在凸起。借由该凸起，举例来讲在运用铆钉时，可让端面更良好地分散开来，进而使装配点更出色地咬边。

基于本发明的又一具有优势性的构造，于管底构件的底面上，设置有端面呈敞开状态的环形通道。经由这般的环形通道，该遗留顶杆的端面侧端头，特别是当它作为铆钉之际，能够更为良好地分散开来，缘由在于让受挤压的材料寻觅到了恰当的承接空间。

按照一项发明的又一颇具优势的不同构造，于管底构件底部水平面上，设有呈中心对称分布型式形状的突出部分。此突出部分毫不排除像是与它在底面里呈中心对称方式布置环绕状通道的设计策略。这般突出部分致使顶杆材料离散开来，当中该离散举动一般是于深度冲压进程结束之后开展实施的。

这本发明的其他优势，以及优势性构造，将会在紧接着的下面的说明里给出，还会在图例当中给出，并且也会在权利要求之中给出。

由本发明所产生的实施例，是借助于图例里各种工具的变化形式而给出的，且会在下面予以详细说明。图中所示的，是图1，它属于本发明工具的简化图，且是沿图2中剖线I – I截取的局部纵截面图，图2是模具沿着图1中的箭头II方向的俯视图，图3是模具的管底构件的一个变例的立体视图，图4是由该工具制造的一个连接点的视图，图5是图3中的管底构件的立体视图，其底面上有凸起，图6是具有挠曲端面的顶杆的一个变例的侧面视图，图7是端面下沉的“遗留顶杆”的立体视图，图8是具有“遗留顶杆”的工具的局部剖面图。

具体实施例方式

图1中给出了本发明的工具，图2中也给出了本发明的工具，其中对金属板材进行铆接时，没有使用广为人知的工具机，与金属板材进行连接时，没有使用螺栓、螺母等，尤其对金属板材没有进行穿孔，而是代之以深冲，深冲使得经过深冲的材料发生明显的畸变。

这种工具，一方面涉及到，由工具机驱动的顶杆1，它被放置于，两层需要进行连接的，金属板2和3的上面，并且与，多构件模具5的工作孔4相对。顶杆1和模具5，使用时被安放于，工具机内，其中，为了进行铆接，在金属板2和3放置好后，顶杆1被压下。处于指向下方的工作行程范围内时，金属板2和3先是被深深冲到工作孔4之中，紧接着，随着顶杆1驱动力提升，在工作孔4的底面9处沿着径向朝外流动变化，在此过程中，受挤压的材料先是通过顶杆1被深深拉延，之后，以已知方式，金属板2与3那流变表示部分嵌进金属板2和3上固定不动的区段里，借此实现把金属板连接起来的目标。

在上提到的方法里，当板2与3连接完毕后，顶杆1要顺着箭头V所指方向，从工作孔4中往外抽出。按照本发明，把顶杆做成遗留顶杆，即像图示那般，先把它放置到板2、3以及工作孔4中，之后经由深冲过程的压杆压进板2和3里面。这种遗留顶杆，能制成铆钉，其主要作用是让被深冲且流变的板件部分形成凸起头；还能够把它制造成螺栓或者对应的螺母，如此一来，就能用它们把其他构件固定在单一的板上。此发明的要点在于，怎样把那顶杆（具体是深冲流变顶杆，还有铆钉、螺栓、螺母之类的遗留顶杆），于第一道加工工序里，深冲到板材之内，从而使得后续能够沿着径向开展流变。

图片[2]-铆接方法及其工具的制作方法-铆焊老刘铆工焊工笔记

有模具5，还有工作孔4，其在径向上，由四个固定不动的壁段7，以及四个可挠曲的外套构件8，再加一个底面9围成，并且位于壁段7之间的外套构件8，可以沿着径向在该底面上移动，为了达成此情况，外套构件8的高度要等于工作孔4的深度通过板簧10沿着工作孔4的方向对外套构件施加载荷作用，在本发明里该外套构件8的行程由挡件11限定。

满足如此这般基本原则的顶杆以及模具，能够依照极为众多的各异方式进行设计构造，于此之中，挡件11对本发明的功能起着决定性作用。在顶杆1的首个行程里，致使金属板2和3进入工作孔4内，当该深冲过程完毕之后，金属板2和3上自工作孔4的上边沿被拉延的板段相应地变薄，并且产生筒形套层反拉伸。当顶杆 1 的余下行程结束后，在管底构件 6 上，经历深冲的板段里，材料沿径向受到向外挤压，受挤压的材料只能朝向外套构件 8 流动，因为外套构件 8 能在径向上移动安置。外套构件 8 反抗板簧 10 的作用力而移动，直至碰上挡件 11，不过，板簧对受挤压的材料不会产生任何形式的作用。挤压和流变加工过程未结束，已流变材料在大幅提高的挤压力作用下，通过继续挤压强烈致密化，致使板段中受挤压材料冷加工硬化，其强度比仅沿径向受挤压材料高出30％以上。金属板2和3上被挤压区段显著咬合，这点通过外套构件8可挠曲得到促进，所以在此形成特别高强度连接点。在顶杆 1 回撤，或者压杆回撤，并且取下模具后，外套构件 8 借助板簧 10，能被推回到所展示的初始位置上，如此一来就能够开启新的加工过程。外套构件 8 在管底构件 6 处在背离顶杆 1 那一侧的平整底面 9 上进行移动，这使得外套构件 8 能够承受住很高的行进作用力，且不会出现问题，不存在径向摩擦的缺点。这样，外套构件 8 能获得相应的、朝向固定的壁段 7 的，并且到各自平行侧面 18 为止的径向引导。

可以特别清晰地从图3和4中看到，根据各种需要，在底面9中，外套构件8所不经过的底面部分上，能够采用一些构造，来促进材料的流变及致密化。如图3所示，在管底构件6的底面9中设计环形通道20，使得受到深冲并流变的板材更好地分散开，也就是受挤压的材料能够更好地流出。如图4所示，通过工具中这种啮合能获得优势，这个优势便是，在工具的局部位置上，给出了连接点，该连接点是由模具一侧起始的，工具具有环形膨胀圈21，此环形膨胀圈21是为模具的环形通道20配置的，工具还存在发生流变的材料积聚22，由于它们面对着可移动的外套构件的侧面，所以具有直线状的分界沿23，而这个直线状的分界沿23与环形膨胀圈21不同。

望向图5，能瞧见，底面9的中心区域24，可于行程方向上弯出，借此能让受挤压的板段产生额外的径向流变。围绕此中心区域24，会如图3那般存在环形通道20。

于图6里头展示出了顶杆1的一个变例情况，此变例存在这样的状况，于端面12之上设置有凸起13，板材借助凸起13在流变之际沿着径向朝着外面受到挤压，其中，凸起13自然而然对于连接点的底部产生使它变薄的效果。这里还起到了促使材料在流变进程当中分散开来的作用。

图7中呈现了“遗留顶杆”的使用情况，图8同样如此，如上述所说，借助和模具相连的压杆，把它放入模具后对其展开加工，通过这种“遗留顶杆”，先对连接点的散开起到了抑制作用。

将“遗留顶杆”制作成铆钉 14 这事，在图 7 中被呈现出来了。那其中存在两个端面 15，它们呈现出漏斗形状，并且朝着内部被拉扯。借助这种漏斗形状的构造，特别是于流变过程里，能够让材料以分散开来的形式进行流动。所以，特别是靠着那些历经深冲以及流变的材料，能够更好地咬合到保持静止不动的材料之上。经由本发明里因额外的压下力作用而产生的硬化，可使该功能得以加强。

在图8里，以剖面呈现了这样的情况，遗留顶杆16历经挤压与深冲过程后，形成嵌埋到板2和3中的方式。通过铆钉16在板2和3中形成了筒17，筒17在中心部位形成细腰，它借助所放入的遗留顶杆16，在板2和3之间形成了格外牢固的连接。另外，遗留顶杆16的自由端面处于板2的外表面所在的平面上。

由说明书里给出的全部规定，下方权利要求书当中呈现的所有要求，以及图例之内展示的所有特点，这些，既能够各自单独予以达成，还能够借助任意的组合方式，从而去形成发明。

标示代号表1，顶起来的杆为2、3，上面放置着金属板4，上面有用来工作的孔5，这与模具6相关，模具连接着管底构件7，还有固定的壁段8，再就是外套构件，它是可移动的9，其下面是底面10，底面置有板簧17，还有挡住东西的挡件16，121的那个端面13有凸起14放置铆钉连接，整体还有另一个端面1，是吗？

遗留的 16 顶杆，有着 17 的细腰，面向的 188 侧面，存在着 20 的环形通道，还有 21 的环形膨胀圈，出现了 22 的材料积聚，有着 23 的分界沿，以及 24 的中心区域。

权利要求

一种针对具有至少一个板件的构件，像板3、螺栓、螺母等进行铆接的方法，顶杆或类似物体在模具的管底构件的模具孔中，对该板3的表面，首先进行拉延、局部冲压也就是铆接等处理，随后，这块经历了深拉延的板材，在顶杆和模具孔之间的底面9上，通过在与轴向垂直的横向上发生塑性变形，以及反抗可弹性挠曲的模具孔的壁段的作用力而被挤压，其中，为实现连接，让此径向上受挤压的板材将板2上未经深冲的区域咬合起来，其特征在于，在可弯曲的模具孔的壁段之间，有牢固地与模具的管底构件连接起来的壁段，并且，可弯曲的模具孔的壁段可以在表面上移动，这个表面平行于移动方向，且连续地过渡为底面。

2. 像权利要求1所讲的方法，其特点呈现为，存在可挠曲的壁段(8)的径向路径，为了达成使被挤压且发生流变的材料致密化进而硬化的目的，在走过预先设定的行程之后，被不可挠曲地(11)限定住。

3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从超出模具(5)的圆周部分这一角度来看，径向路径的边界是不同的，是能够改变的，或者是大小交替变化的，进而可以在冷变形当中获得不同的硬度。

4. 像权利要求1至3当中的其中一项所讲述的方法，其特点在于顶杆(1)被制作为遗留顶杆(16)，以铆钉的形式并且凭借形状匹配的方式放置在压入孔里，它的深度最少要达到它沉入到模具孔(4)里面的距离。

5. 有一种工具，它带有顶杆(1)和模具(5)，是用来对那种有至少一个板件(2)的构件进行铆接的，这构件比如有板3、螺栓、螺母等，在多构件的模具(5)当中，存在工作孔(4)也就是模具孔，它还具有多个环绕工作孔(4)在径向上设置的模具(5)的外套构件(8)也就是壁段，在装配的时候，它们会受引导向外挠曲，它也有与顶杆(1)的端面相对安置、轴向上限定了工作孔(4)的模具(5)的底面(9)，这个底面安置于管底构件上，特别是为了达成上述权利要求当中某一项所述的方法，其特征在于，朝着工作孔(4)的圆周望去，在外套构件(8)之间，多个柱面区段(7)作为固定构件不可挠曲地与管底构件(6)连接起来是单件式的，而且这些柱面区段(7)构成了可挠曲外套构件(8)的径向导向器。

图片[3]-铆接方法及其工具的制作方法-铆焊老刘铆工焊工笔记