爆炸式自铆接设备和方法

本文涉及铝合金汽车框架连接技术，具体为一种爆炸式自铆接设备和方法。该自铆接设备具有套筒、冲击杆，冲击杆纵截面为工字形，冲击杆置于套筒内，与套筒呈滑动配合，套筒上端连有端面，该端面开有供冲击子弹通过、与冲击杆同轴的孔，套筒下端开口。该自铆接方法是：首先将铆钉装入套筒，冲击杆头部深入套筒压紧铆钉，冲击杆尾部没入射钉枪头部套筒内；然后扣动射钉枪扳机触发子弹，射钉枪内活塞由于火药的冲击向前运动冲击没入射钉枪的冲击杆，冲击杆再冲击铆钉，铆钉由于冲击力和下面模具的作用，在铝板内形成自锁式紧固连接。本发明以爆炸作为冲击动力的自铆接需相对低的资金投入和运作费用，设备使用寿命长，易维修，尤其适合汽车修理使用。

权利要求:
1、一种爆炸式自铆接设备，具有套筒(1)、冲击杆(2)，其特征在于：所述冲击杆(2)纵截面为工字形，冲击杆(2)置于套筒(1)内，与套筒(1)呈滑动配合，套筒(1)上端连有端面，该端面开有供冲击子弹(6)通过、与冲击杆(2)同轴的孔，套筒(1)下端开口。
2、按照权利要求1所述爆炸式自铆接设备，其特征在于：所述冲击杆(2)下端面直径大于铆钉(5)头部直径。
3、按照权利要求2所述爆炸式自铆接设备，其特征在于：所述冲击杆(2)下端面设有与冲击杆(2)同轴、与铆钉(5)头部直径相同的台阶(21)。
4、按照权利要求3所述爆炸式自铆接设备，其特征在于：所述套筒(1)下端设有开孔的端面，开孔与台阶(21)相配合。
5、一种利用权利要求1～4之一所述设备的爆炸式自铆接方法，其特征在于具体步骤为：
1)将铆钉装入套筒，冲击杆头部深入套筒压紧铆钉，冲击杆尾部没入射钉枪头部套筒内，冲击过程中铆钉轴向中心、冲击杆轴向中心、模具轴向中心在同一条直线；
2)扣动射钉枪扳机触发子弹，射钉枪内活塞由于火药的冲击向前运动冲击没入射钉枪的冲击杆，冲击杆再冲击铆钉，铆钉由于冲击力和下面模具的作用，在铝板内形成自锁式紧固连接。
专利说明:一种爆炸式自铆接设备和方法
技术领域:
本发明涉及铝合金汽车框架连接技术，具体为一种爆炸式自铆接设备和方法。

背景技术:
为了降低汽车燃料的消耗和汽车尾气的排放量，汽车厂商们一直在发展轻量化汽车，特别是采用铝合金材料代替钢制作铝合金车身。而铝合金车身连接的主要连接部位即是铝合金板的连接。由于铝合金本身具有电阻率小，导热性能好，且铝材表面形成氧化膜。如果用传统点焊方法要求焊接工艺相对点焊钢板需用短时间大电流和大的电极压力，这就需要点焊机具有大的电极臂提供大的刚性和大的变压器提供大的焊接电流，且焊接前为保证铝合金表面获得均一的表面电阻，需要碱洗。为此，国外的铝合金车身汽车倾向于用一种新型的连接方法——自铆接(self-piercing rivet)代替传统的点焊，如奥迪A8铝合金车身汽车用了1100个铆钉和500个焊点连接车身，而更新的一代铝合金汽车奥迪AL2，全车用了1500个铆钉而没有一处用到点焊，可见自铆接技术在现代铝合金汽车制造中的重要性。自铆接技术不同于传统地铆接，它不需要铆接前钻孔，铆接时两块铝板3重叠放置在冲击杆2和模具4中间，冲击杆2沿着套筒1施加一个力在铆钉5的头部，然后铆钉5穿过两个重叠铝板3的上铝板31，并且由于下铝板32的背面模具4作用使铆钉5自然在下铝板32内部分开，从而达到自锁式的机械紧固连接，具体过程如图1a～图1f所示，传统的自铆接技术主要是用汽缸或电力提供给冲击杆冲击力，设备比较复杂。

发明内容:
本发明的目的是提供一种爆炸式自铆接设备和方法，通过简单的施力方法提供给冲击杆较大的冲击力。
本发明的技术方案是：
一种爆炸式自铆接设备，具有套筒、冲击杆，所述冲击杆纵截面为工字形，冲击杆置于套筒内，与套筒呈滑动配合，套筒上端连有端面，该端面开有供冲击子弹通过、与冲击杆同轴的孔，套筒下端开口。
所述冲击杆下端面直径大于铆钉头部直径。
所述冲击杆下端面设有与冲击杆同轴、与铆钉头部直径相同的台阶。
所述套筒下端设有开孔的端面，开孔与台阶相配合。
本发明爆炸式自铆接方法，具体步骤为：
1)将铆钉装入套筒，冲击杆头部深入套筒压紧铆钉，冲击杆尾部没入射钉枪头部套筒内，冲击过程中铆钉轴向中心、冲击杆轴向中心、模具轴向中心在同一条直线；
2)扣动射钉枪扳机触发子弹，射钉枪内活塞由于火药的冲击向前运动冲击没入射钉枪的冲击杆，冲击杆再冲击铆钉，铆钉由于冲击力和下面模具的作用，在铝板内形成自锁式紧固连接。
本发明的优点及有益效果如下：
1、本发明没有复杂的控制系统，需要高精度加工的部件很少，利用它能够方便、廉价地完成自铆接过程，而且不需要电源。试验证明爆炸式自铆接接头具有良好的煎切性能、十字拉伸性能和冲击性能，其疲劳强度在循环107后达到3KN，是传统点焊的三倍。以爆炸作为冲击动力的自铆接需相对低的资金投入和运作费用，设备使用寿命长，易维修，尤其适合汽车修理使用。经过工业化设计后也能适合大规模工业生产。
2、本发明冲击杆采用纵截面为工字形的冲击杆，可以减小摩擦阻力。

 

具体实施方式:
本发明主要施力设备的结构和各部位如图2～图3所示，主要包括套筒1、冲击杆2、上铝板31、下铝板32、模具4、铆钉5、冲击子弹6、空腔7等。
1、纵截面为工字形的冲击杆2可有两种方式，对应的套筒1也分别为两种。如图2所示，套筒1中的冲击杆2端部直径大于铆钉头部直径，使得过大的爆炸冲击力在一个较大铝板表面范围内承受，从而保证冲击后铆钉头部正好没入上、下铝板31、32。如图3所示，套筒1的端部直径正好等于铆钉头部直径，且有一个台阶21，正好承受比铆接铆钉5大的额外的力，从而使爆炸过程中过大的力传递给套筒，保证铆钉头部正好没入上、下铝板31、32。
2、冲击子弹6的装药量可根据实际情况需要的冲击力大小进行选择。
3、冲击过程中要求铆钉5轴向中心、冲击杆2轴向中心、模具4轴向中心在同一条直线。
上述设备的使用过程是：
1、本实例采用普通射钉枪和射钉子弹提供爆炸冲击力；
2、将铆钉装入套筒1的空腔7内，冲击杆2头部深入套筒1压紧铆钉5，冲击杆2尾部没入射钉枪头部套筒1内。
3、扣动射钉枪扳机触发冲击子弹6，射钉枪内活塞由于火药的冲击向前运动冲击没入射钉枪的冲击杆2，冲击杆再冲击铆钉5，铆钉5由于冲击力和下面模具4的作用，在上、下铝板31、32内形成自锁式紧固连接。
4、铆接好一个位置后换装冲击子弹，进行再次铆接。