[發明專利]縮短流鉆螺釘操作的周期時間的方法

有效

• 申請號: 201610902253.7
• 申請日: 2016-10-17
• 公開（公告）號: CN106870531B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 托馬斯·諾頓;阿曼達·凱·弗萊斯;安東尼·J·格里馬;加勒特·桑基·赫夫
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: F16B13/04
• 分類號: F16B13/04
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 王秀君;魯恭誠

公開一種縮短流鉆螺釘操作的周期時間的方法。提供一種通過在利用流鉆螺釘接合的部件上設置凹坑而縮短流鉆螺釘操作所需的周期時間的方法。流鉆螺釘的尖端在與流鉆螺釘遠端的尖端和凹坑的基部間隔開的位置處接合接觸帶。流鉆螺釘尖端和凹坑之間的摩擦產生熱聚集區域并產生形成螺紋套管的移位材料。流鉆螺釘被螺紋套管的螺紋固定以將頂部部件固定到底部部件。

技術領域

本公開涉及通過流鉆螺釘(flow-drill screw)連接部件的工藝。

背景技術

流鉆螺釘用于在單邊連接操作中將部件連接在一起。流鉆螺釘是具有專用尖端的螺紋緊固件，所述尖端適于通過加熱部件的材料直到部件被局部軟化而穿透部件。流鉆螺釘高速(即，5000轉每分鐘)旋轉，將相當大的軸向力(即，1.5kN)施加到部件。材料被加熱并軟化直到其塑性變形。旋轉速度和軸向力大幅減小以允許材料圍繞位于緊固件的尖端和頭部之間的流鉆螺釘螺紋形成螺紋套管或套環。然后螺釘以較慢的速度旋轉以將螺釘擰緊到原位形成的螺紋套管中，對部件進行壓縮以利用螺紋連接和頭部將部件連接。

流鉆螺釘的一個優點是它們節省時間和工藝步驟，這是因為通常沒有必要在插入螺釘之前設置孔，也沒有必要攻螺紋或將螺母裝配到螺栓。然而，對于諸如具有通過大量的緊固件連接的部件的機動車輛、飛機和越野車輛的復雜產品而言，插入大量螺釘所需要的周期時間(即，2-6秒)可能超過制造過程中可用的時間。

在一些裝配操作中，除了流鉆螺釘，可通過粘合劑將部件固定在一起。如果在將要被連接的兩個板之間施加粘合劑，流鉆螺釘操作可能由于粘合劑的絕緣作用而減慢，絕緣作用降低了從組件的插入側的部件到組件的出口側的部件的熱傳遞速率。此外，所產生的穿透部件的熱可能導致粘合劑發泡，并可能導致粘合性能降低。

某些組件可以包括由兩種不同類型的材料制成的部件。例如，聚合物部件可能需要組裝到鋁部件。可能難以有效地將熱傳遞通過聚合物部件并傳遞到另一部件。

本公開在于解決上述問題和下文概括的其它問題。

發明內容

根據本公開的一方面，公開了通過流鉆螺釘裝配部件的方法。該方法包括在第一部件的插入側上形成凹坑并在第一部件的接觸側上形成突起的步驟。凹坑被定義為表面上的凹陷或凹口。該方法后續的步驟為使所述突起與第二部件接觸，驅動流鉆螺釘進入第一部件。流鉆螺釘被驅動通過第一部件和第二部件以將第一部件固定到第二部件。

根據上述方法的其他方面，所述凹坑可以為圓錐形。凹坑的側面可以設置為相對于第一部件的插入側上的鄰近于凹坑的表面成30°和60°之間的角度。流鉆螺釘可具有凸形彎曲尖端，其在凹坑的基部區域的上方間隔開的位置處接合凹坑。凹坑可以是長槽，其包括從第一部件的插入側延伸到基部區域的錐形側面。此處提及的基部區域是凹坑的最深區域并包括凹坑的尖端。凹坑在所述錐形側面和插入側之間具有導入表面。

根據本公開的其他方面，可以在第一部件的接觸側和第二部件之間施加粘合劑。突起穿過粘合劑，以在沒有粘合劑將第二部件與在突起中產生的熱進行絕緣的情況下，便于熱從突起傳遞到第二部件。

根據本公開的不同方面，公開了通過流鉆螺釘裝配部件的方法，其包括在第一部件中形成開口并在第二部件上形成凹坑的步驟。然后，使所述開口與所述凹坑對齊，以將第一部件裝配到第二部件。然后，流鉆螺釘被插入通過開口并被旋入凹坑中以將第一部件固定到第二部件。

根據本發明的一個實施例，所述凹坑為圓錐形。

根據本發明的一個實施例，所述凹坑包括內側壁，所述內側壁被設置為相對于第一部件的插入側上的鄰近于凹坑的表面成30°和60°之間的角度。

根據本發明的一個實施例，所述流鉆螺釘具有凸形彎曲尖端，所述凸形彎曲尖端在凹坑的基部區域上方間隔開的位置處接合凹坑。

根據本發明的一個實施例，所述凹坑為長槽，所述長槽包括從第一部件的插入表面延伸到基部區域的一對錐形側面。