[發明專利]一種異形無鉚釘鉚接結構、成型裝置及方法

有效

• 申請號: 202110443713.5
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113172163B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 季忠;王爍;劉韌;盧國鑫;王建峰;鄭超
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B21D39/02
• 分類號: B21D39/02;B21D26/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 任歡

本發明公開了一種異形無鉚釘鉚接結構、成型裝置及方法，解決了現有技術中無鉚釘鉚接的連接強度低的問題，具有提高板材鉚接區域強度的有益效果，具體方案如下：一種異形無鉚釘鉚接結構，包括鉚接的第一板材和至少一層第二板材，第一板材具有異形孔，第二板材設置凹部，第二板材非凹部部分搭接于第一板材的上方，凹部從第一板材的異形孔中突出，且凹部的深度大于第一板材和第二板材的厚度之和；而且凹部底面的長度大于凹部頂部敞口側的長度，和/或凹部底面的寬度大于凹部頂部敞口側的寬度。

技術領域

本發明涉及板材連接技術領域，尤其是一種異形無鉚釘鉚接結構、成型裝置及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

板材無鉚釘鉚接技術已在工業領域獲得廣泛應用?，F有的無鉚釘鉚接技術，如TOX沖壓鉚，是通過沖頭將板材壓入凹模，板材在沖頭和模具的共同擠壓下發生局部塑性變形并形成機械互鎖從而連接在一起。這種無鉚釘鉚接方式在連接區域形成一個圓點形的鉚扣，與鉚釘式鉚接相比，加工效率高，連接成本低。

然而，發明人發現，現有無鉚釘鉚接技術的弱點是明顯的：圓點形鉚扣的連接區域小且連接強度低，尤其是其鉚接接頭無法承受扭轉載荷。

盡管目前很多研究旨在提高無鉚釘鉚接接頭的連接強度，其中最直接、最高效的方法，依然是通過多點鉚接以形成鉚扣群，來增加連接面積并提高連接強度，同時通過鉚扣群的合理布局，使多點鉚接接頭能夠傳遞扭轉力。

但是，多點鉚接方式勢必降低鉚接加工效率，并且各鉚點之間的距離也有嚴格的工藝限制。而大型運載工具如汽車、飛機、火箭的承載結構普遍具有薄壁特征，其多材料混用的輕量化薄壁結構主要是由鉚接完成的，如一架空客A380飛機上有將近300萬個鉚接接頭。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種異形無鉚釘鉚接結構，通過異形孔的設置使得鉚接區域為異形形狀，相比于現有的圓形鉚接方式，鉚接面積大，相應提高了鉚接強度，可使鉚接結構承受更大的載荷和扭矩，以此提高鉚接板材連接強度，并增強其工藝適應性和靈活性。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

一種異形無鉚釘鉚接結構，包括鉚接的第一板材和至少一層第二板材，第一板材具有異形孔，第二板材設置凹部，第二板材非凹部部分搭接于第一板材的上方，凹部從第一板材的異形孔中突出，且凹部的深度大于第一板材和第二板材的厚度之和；

而且凹部底面的長度大于凹部頂部敞口側的長度，和/或，凹部底面的寬度大于凹部頂部敞口側的寬度，使得第二板材的凹部形成口小底大的結構，有效保證第一板材和第二板材的鉚接效果，保證無鉚釘鉚接結構的連接強度。

如上所述的一種異形無鉚釘鉚接結構，所述第二板材縱向截面整體呈U字型，為了使得凹部形成口小底大的結構，縱向截面的一側形成Z字型；

所述異形孔為鍵形，即異形孔的兩端為弧形，另兩側為直線，該形狀也與激光的擺動相適配，激光沿著異形孔的長度方向進行擺動，以保證異形無鉚釘鉚接結構的成型。

本發明還公開了一種異形無鉚釘鉚接結構的成型裝置，包括：

用于發射激光的激光發射機構，激光發射機構包括激光頭，激光頭能實現擺動；

支撐臺，支撐臺設置凹槽，支撐臺用于支撐第一板材和第二板材，第二板材表面可放置去離子水，第一板材設于第二板材的下方，且第一板材開有異形孔，熱的去離子水吸收激光頭發射的激光，產生瞬時的高溫高壓現象，形成高壓等離子體沖擊波和高速空化微射流，對第二板材進行施壓，使得第二板材沿著異形孔發生變形。