[發明專利]面向超高強度鋼與輕金屬的自沖鉚接裝置及方法

有效

• 申請號: 201410546467.6
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN104384422B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發明（設計）人: 鄧琳;樓銘;李永兵;趙亦希;來新民
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B21J15/02
• 分類號: B21J15/02;B21J15/38;B21J15/22
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種面向超高強度鋼與輕金屬的自沖鉚接裝置，其特征在于，包括：動力控制柜、氣液增力動力單元、鉚接執行機構、時間繼電器、傳送系統、感應加熱系統；

感應加熱系統包括感應加熱電源和硅鋼片增強線圈，其中，硅鋼片增強線圈的兩末端通過水冷導電軟管分別與感應加熱電源的兩極相連；

感應加熱系統通過時間繼電器與動力控制柜相連；感應加熱電源通過接收動力控制柜的開始信號，開啟交變電流，時間繼電器控制感應加熱電源的通電時長；傳送系統控制硅鋼片增強線圈的移入與移出；

氣液增力動力單元用于根據動力控制柜的控制驅動鉚接執行機構。

2.根據權利要求1所述的面向超高強度鋼與輕金屬的自沖鉚接裝置，其特征在于，硅鋼片增強線圈在垂直于加熱面方向折彎形成方形凸起，凸起部分的中心鑲嵌多層U形聚磁硅鋼片，所述U形聚磁硅鋼片組成的端面外廓形狀是正方形或者圓形；作為感應加熱線圈的硅鋼片增強線圈由鋯銅合金、鉻銅合金或鎳硅銅合金制成。

3.根據權利要求2所述的面向超高強度鋼與輕金屬的自沖鉚接裝置，其特征在于，凸起高度為5mm，凸起部分的中心鑲嵌20～25層U形聚磁硅鋼片，所述U形聚磁硅鋼片組成的端面的寬度≤10mm。

4.根據權利要求2所述的面向超高強度鋼與輕金屬的自沖鉚接裝置，其特征在于，硅鋼片增強線圈位于超高強度鋼側，聚磁硅鋼片與超高強度鋼板相鄰且平行，硅鋼片增強線圈與超高強度鋼之間的間隙為1～2mm。

5.根據權利要求1所述的面向超高強度鋼與輕金屬的自沖鉚接裝置，其特征在于，硅鋼片增強線圈的運動由傳送系統控制，傳送系統由機器人夾持或者由齒輪齒條機構驅動。

6.根據權利要求1所述的面向超高強度鋼與輕金屬的自沖鉚接裝置，其特征在于，鉚接執行機構包括驅動桿、壓邊圈、凹模以及多個彈簧珠子定位機構；

其中：壓邊圈位于凹模上方，壓邊圈與凹模之間用于放置待連接板件，驅動桿套接于壓邊圈內，各個彈簧珠子定位機構沿徑向水平分布于壓邊圈內，半空心鉚釘豎直置于壓邊圈設置有半空心鉚釘容納腔，當半空心鉚釘位于內半空心鉚釘容納腔時，半空心鉚釘與彈簧珠子定位機構相接觸，驅動桿、壓邊圈、半空心鉚釘和凹模同軸設置；

壓邊圈的底部自外緣而內設有環形凸臺，以確保壓邊圈下壓時待連接板件與凹模接觸良好；

彈簧珠子定位機構分別沿徑向以等分角均布設置于距壓邊圈下表面，彈簧珠子定位機構包括：內六角沉孔、彈簧和定位珠子，其中：彈簧的兩端分別與內六角沉孔和定位珠子相連接，沿徑向方向定位珠子位于內六角沉孔的內側；定位珠子為一端呈半球狀的圓柱體；

凹模為中央凸起的空腔結構，空腔中央凸起為圓錐臺狀結構，空腔的四周設有圓弧倒角；驅動桿、壓邊圈均由高強度鋼材制成；凹模由高強度耐熱鋼材制成，并做表面硬化處理。

7.一種面向超高強度鋼與輕金屬的自沖鉚接方法，其特征在于，利用權利要求1至6中任一項所述的面向超高強度鋼與輕金屬的自沖鉚接裝置，執行如下工序：

(1)準備階段：在待連接板件中間涂覆低熱導率膠粘劑，并將半空心鉚釘放置于鉚接執行機構的彈簧珠子定位機構上；

(2)線圈移入階段：接收到鉚接指令和位置信息后，硅鋼片增強線圈快速移入擬鉚接位置，時間控制在0.5s以內；

(3)加熱階段：感應加熱線圈到位后，感應加熱電源開始工作，對待連接板件加熱0.2-0.4s；

(4)鉚槍移入階段：加熱結束后，傳送系統將感應加熱線圈迅速移出鉚接位置，與此同時，鉚接執行機構移入已加熱好的鉚接位置；線圈的移出與鉚接系統的移入同步進行，時間控制在0.5s以內；

(5)鉚接階段：鉚槍移入到位后壓邊圈快速向下將待連接板件壓緊，驅動桿向下推動半空心鉚釘壓入待連接板件，使待連接板料進入凹模空腔并與張開的半空心鉚釘腿部形成機械互鎖，鉚接過程時間控制在0.5s以內；

(6)沖鉚完成階段：驅動桿與壓邊圈移開鉚接工位，感應加熱自沖膠鉚連接工藝完成。

8.根據權利要求7所述的面向超高強度鋼與輕金屬的自沖鉚接方法，其特征在于，線圈移入、加熱、線圈移出及鉚槍移入、鉚接四個環節時序緊密相連，使得整個過程的時間控制在2s以內。

9.根據權利要求7所述的面向超高強度鋼與輕金屬的自沖鉚接方法，其特征在于，鉚接前低熱導率結構膠均勻涂覆于超高強度鋼與輕金屬之間，膠層熱導率在0.05～0.1Wm^-1K^-1之間，膠層厚度在0.2～0.3mm。