带法兰管状铆钉自冲铆接技术 【技术领域】
本发明涉及一种带法兰管状铆钉自冲铆接技术，属机械铆接工艺技术领域。
背景技术
随着世界能源日趋紧张，在汽车、火车、飞机等交通运输工具中，人们越来越多地采用轻型材料来减轻自重。这些轻型材料和钢的连接以及彼此间的连接，采用传统的焊接工艺方法一直存在着难以逾越或难以保证连接件质量性能等问题：有些高强度材料对温度影响敏感，如果采用焊接方法，在焊接过程中容易产生局部过热，导致疲劳强度下降；具有表面镀层或不导电的有机保护层板料，不宜采用焊接方式连接；铝合金等焊接性能不好的板料，采用点焊的方式连接效果不理想。传统的铆接工艺都要求对铆接材料进行预冲孔，然后再用铆钉进行连接，这样的铆接工艺复杂、外观差、效率低且不易实现自动化。
自冲铆接是一种不需要预钻孔连接板料的机械紧固法。自冲铆接根据铆钉种类不同分为：半空心铆钉自冲铆接、实心铆钉自冲铆接、管状铆钉自冲铆接、管状分瓣式自冲铆钉铆接等多种形式。自冲铆接与点焊和传统铆接等板料连接工艺相比具有如下优点：能够连接多层铝、镀层薄钢板、强化塑料、复合材料；不需要预钻孔；耐疲劳；进行联接质量检查时可用肉眼直观观察；对环境影响小、无热辐射、无火花、无废料、低能耗、低噪声；能和粘合剂和润滑剂相容等。半空心铆钉自冲铆接目前广泛用于如奥迪、福特、通用、戴-克、宝马等车型中。该种铆接技术不足之处是铆接后的上表面有钉帽痕迹、下表面不平坦，不能用于铆接表面要求光滑的联接，故一般用于车门内侧、车厢后盖等较隐蔽的地方。实心铆钉自冲铆接也存在类似的缺点，管状铆钉自冲铆接会出现管状铆钉的上下定位不准和铆斜的问题，从而影响铆接的强度和铆接性能。因此需要发明一种新的上下定位准确，且不会铆斜的铆接方法，用于铆接表面要求较光滑的联接。
【发明内容】
本发明的目的是，要解决现有的板料传统连接技术中所存在的问题，提供一种可降低成本、提高效率、成型美观，而且牢固适用，可靠性较高，环境友好型的带法兰管状铆钉自冲铆接技术。
本发明的技术方案是，所述方法设计一种带法兰管状铆钉(2)，将这种铆钉置于需要联接的上、下板料之间(上板料可以是一层也可以是多层，下板料可以是一层也可以是多层，上下板料可以是金属也可以是非金属)，将夹有带法兰管状铆钉的板料被铆接处放置在下模(3)上，冲头(1)对准板料被铆接处，对冲头施加作用力，铆钉两端同时刺穿上下板料(4、5)，在下模(3)与冲头(1)的共同作用下带法兰管状铆钉(2)的两端在上下板料中发生变形，形成机械互锁机构，从而完成连接。所铆接的板料中，上板料可以是一层也可以是多层，下板料可以是一层也可以是多层；上下板料可以是金属也可以是非金属。
由于带法兰管状铆钉两端倒角不同，形成的接头也不同，并且法兰形状、位置及尺寸与上下板料的材料、厚度之间有着密切关系。连接板料材料不同、厚度不同，其铆钉也不一样。
带法兰管状铆钉有多种不同的形式：
所述带法兰管状铆钉有多种不同的形式：包括法兰外形可以是圆形的，也可以是正四边形、正六边形或正n边形；法兰可以是与管状铆钉外缘相内切，也可以不相内切；法兰截面可以是矩形，也可以是三角形；带法兰管状铆钉上、下两端纵向可以开一条或多条裂缝，也可以不开裂缝。带法兰管状铆钉上下端可以有倒角也可以不倒角，法兰周边边缘可以倒角也可以不倒角。
带法兰管状铆钉管壁上下端面有倒角，倒角大小θ可以在0到180度(倒角大于90度为外倒角)之间变化，法兰的厚度t、整个铆钉的高度h、法兰中心距铆钉下端面距离h1、及铆钉内外直径D和d都要根据铆接板料的材料和厚度变化。
如图3所示为法兰截面为三角形管壁上下端面有倒角的带法兰管状铆钉结构；图5所示为法兰截面为矩形，上下端面有圆弧倒角的带法兰管状铆钉结构；图6、图7是法兰为内切正方形带法兰管状铆钉结构；图8、图9是法兰为内切正六边形带法兰管状铆钉结构；图10、图11是法兰为内切正方形周边有倒角的带法兰管状铆钉结构；图12、图13是法兰为内切正六边形，法兰截面为三角形的带法兰管状铆钉结构。
本发明与现有技术比较的有益效果是，本发明所提出的带法兰管状铆钉利用法兰很好的避免了普通管状铆钉自冲铆接过程中所带来的上下定位不准和铆斜等不良情况，且在铆接过程中铆钉完全没入板料，铆接件的上下表面没有明显的凸起和凹坑，表面相对光滑。本发明是在原有各种类型自冲铆接技术的基础上的改进，在环境友好、使用性能和力学性能相互间优化组合情况下，将两块或多块板料铆接在一起。
本发明适合在汽车行业及其他行业方面使用。
【附图说明】
图1是带法兰管状铆钉铆接原理；
图中图号为：(1)冲头；(2)带法兰管状铆钉；(3)下模；(4)上板料；(5)下板料；
图2是带法兰管状铆钉铆接件示意图；
图3是法兰截面为三角形的带法兰管状铆钉主视图；
图4是法兰截面为三角形的带法兰管状铆钉俯视图
图5是法兰截面为矩形管状上下有圆弧倒角的带法兰管状铆钉主视图；
图6是法兰为内切正方形带法兰管状铆钉主视图；
图7是法兰为内切正方形带法兰管状铆钉俯视图；
图8是法兰为内切正六边形带法兰管状铆钉主视图；
图9是法兰为内切正六边形带法兰管状铆钉俯视图；
图10法兰为内切正方形周边有倒角的带法兰管状铆钉主视图；
图11法兰为内切正方形周边有倒角的带法兰管状铆钉俯视图；
图12法兰为内切正六边形的法兰截面为三角形的带法兰管状铆钉主视图；
图13法兰为内切正六边形的法兰截面为三角形的带法兰管状铆钉俯视图；
【具体实施方式】
本发明选择所需要的带法兰管状铆钉，将其置于需要铆接的上、下板料(上板料可以是一块也多块板料，同样下板料可以是一块也可以多块板料)之间，将夹有带法兰管状铆钉的板料被铆接处放置在下模上，冲头对准板料被铆接处，对冲头施加压力，铆钉两端同时刺穿上下板料，在下模与冲头的共同作用下带法兰管状铆钉的两端在上下板料中发生变形，形成机械互锁机构，从而完成连接。所有形式的带法兰管状铆钉上下端都可以倒角，法兰也可以倒角。
带法兰管状铆钉的几种结构形式同见以下实施例：
实施例1：
本实施例如图3所示，本实施例带法兰管状铆钉地法兰截面为三角形，管壁上下端面有倒角。管壁上下端面有倒角可便于冲头加压时，铆钉倒角处方便插入需要连接的板，本实施例带法兰管状铆钉的其它尺寸可根据需要确定。
实施例2：
本实施例如图5所示，本实施例带法兰管状铆钉的法兰截面为矩形，管壁上下端面有圆弧倒角。
实施例3：
本实施例如图6和图7所示，本实施例带法兰管状铆钉的法兰为内切正方形，图6为本实施例法兰为内切正方形带法兰管状铆钉主视图，图7为本实施例法兰为内切正方形带法兰管状铆钉俯视图。
实施例4：
本实施例如图8和图9所示，本实施例带法兰管状铆钉的法兰为内切正六边形，图8是法兰为内切正六边形带法兰管状铆钉主视图，由图可见，本实施例法兰截面为矩形；图9是法兰为内切正六边形带法兰管状铆钉俯视图。
实施例5：
本实施例如图10和图11所示，本实施例带法兰管状铆钉的法兰为内切正方形，法兰周边有倒角；图10法兰为内切正方形周边有倒角的带法兰管状铆钉主视图，图11法兰为内切正方形周边有倒角的带法兰管状铆钉俯视图。
实施例6：
本实施例如图12和图13所示，本实施例带法兰管状铆钉的法兰为内切正六边形，法兰截面为三角形；图12法兰为内切正六边形的法兰截面为三角形的带法兰管状铆钉主视图，图13法兰为内切正六边形的法兰截面为三角形的带法兰管状铆钉俯视图。