[發明專利]一種利用管材塑性變形實現管材與板材連接的方法及裝置

有效

• 申請號: 202010001819.5
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN111054830B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 王朋義;萬戈輝;金加庚;馬澤;相楠;趙雪妮
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B21D39/06
• 分類號: B21D39/06;B21D37/16;B21D19/08;B21D41/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

本發明公開了一種利用管材塑性變形實現管材與板材連接的方法及裝置，屬于材料連接技術領域。將板材預先翻邊與管材縮孔相結合，利用板材翻邊部分發生塑性變形，實現板材與管材端部的塑性連接。該方法操作簡單，能夠采用現有的設備進行對應裝置的構建，對動力源要求低，步驟簡單，適合大批量生產，由模具保證成形精度，重復性高，生產效率高，且不污染環境。采用塑性變形的方式，使得整個連接過程無有害物質產生，對環境友好。實現該方法的裝置，結構簡單，設計合理，安裝便捷，與常規設備兼容性好。

技術領域

本發明屬于材料連接技術領域，具體涉及一種利用管材塑性變形實現管材與板材連接的方法及裝置。

背景技術

在汽車、建筑等工程領域經常涉及到將板材連接到管材上或者將管材連接到板材上的應用場景。目前，實現管材與板材相連接的主要方法有焊接、膠粘、機械緊固或鉚接等方式。但是，上述連接方式均有待優化：焊接方法生產效率較低，另外焊接過程產生的有害氣體容易造成環境污染，且存在焊縫缺陷影響使用強度的問題；對管材與板材進行膠接的方法，由于連接強度有待提升，不能滿足對于連接強度要求較高的場合。機械緊固采用螺栓或鉚釘連接，需提前預制多個孔，在振動環境下使用，易出現螺栓脫落，連接失效的問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種利用管材塑性變形實現管材與板材連接的方法及裝置，該方法模具結構簡單，對動力源要求低，步驟簡單，適合大批量生產，由模具保證成形精度，重復性高，生產效率高，且不污染環境。

本發明是通過以下技術方案來實現：

本發明公開了一種利用管材塑性變形實現管材與板材連接的方法，包括板材翻邊、管材縮口和板材與管材連接三道工序：

板材翻邊：在板材上的擬連接部位預制圓孔，固定板材，在圓孔處進行翻邊形成圓環狀凸緣；

管材縮口：固定管材，在管材擬連接的一端進行縮口，縮口端的口徑大于板材凸緣的外徑；

板材與管材連接：將管材的縮口端套在板材的凸緣外側，固定板材和管材，對板材的凸緣施加壓力，使板材的凸緣產生折彎并緊貼管材的縮口端；對管材非連接端施加壓力，使管材塑性失穩產生內凹的皺紋；固定板材并夾緊管材，繼續施加壓力至皺紋折疊并與板材凸緣產生的折彎緊密連接，完成板材與管材的連接。

優選地，在對板材的凸緣施加壓力前，對板材的凸緣部位進行電磁感應加熱。

優選地，在對管材非連接端施加壓力前，對管材的待變形區域進行電磁感應加熱。

優選地，縮口端的口徑為板材凸緣的外徑的105%~120%。

本發明公開了一種實現上述利用管材塑性變形實現管材與板材連接方法的裝置，包括板材翻邊裝置、管材縮口裝置、板材凸緣折彎裝置和管材塑性連接裝置；

板材翻邊裝置，包括翻邊凸模、壓邊圈和翻邊凹模；壓邊圈和翻邊凹模協同配合，用于板材的固定；翻邊凸模用于板材的翻邊；

管材縮口裝置，包括縮口凹模、擋塊和縮口凸模；縮口凹模和縮口凸模對應設置，用于管材的縮口；擋塊與縮口凹模連接，擋塊用于控制縮口端的口徑；

板材凸緣折彎裝置，包括固定上模、固定下模和壓邊凸模；固定上模和固定下模協同配合，用于板材和管材的固定；壓邊凸模用于對板材的凸緣施加壓力；

管材塑性連接裝置包括上模，固定外模和連接凸模；上模和固定外模協同配合，用于板材的固定；固定外模和連接凸模協同配合，用于管材的夾緊和對管材非連接端施加壓力。

優選地，擋塊與縮口凹模通過連接件可拆卸的連接。

優選地，翻邊凸模和壓邊凸模的端部為球面或錐形面。

優選地，縮口凹模的底部為圓角。