鋁合金零件的鉚接裝置的製作方法

2024-02-19 10:37:15

本實用新型涉及鉚接技術領域，具體涉及一種鋁合金零件的鉚接裝置。

背景技術：

隨著汽車車身輕量化的推進，鋁合金材料以其密度小、強度高的優勢越來越多的應用在汽車中。

鋁合金材料的連接方式通常有三種：粘接、焊接和鉚接。其中粘接的連接強度較低，且長期承載性能不穩定，連接的工作溫度也有嚴格限制，在汽車行業中應用並不方泛。焊接和鉚接的連接強度較高，多數場合都能滿足使用需求，在鋁合金汽車零部件的連接中應用較多，但是焊接需要投入較多，焊機、機器人等設備價格都很高，對於產量較少的產品不適合採用機器人焊接，另外，鋁合金材料的焊接穩定性較差，易出現焊接缺陷。鉚接相比於焊接投入較少，更加精益，而且可用於不同種材料的連接，穩定性也較高。但是鉚接工藝存在以下缺點，以在鋁板上壓鉚螺釘為例，在鉚接的過程中鉚釘周圍的鋁板會產生材料的流動，使鋁板發生變形。如果被連接零件的尺寸較大，需鉚接的螺釘較多，這樣單個鉚釘產生的變形就會被積累起來，鋁板的邊緣處就會產生較大的變形，使其不能滿足使用需求。

技術實現要素：

因此，本實用新型針對現有技術中鋁合金材料鉚接易變形的技術問題，目的在於提供一種能夠有效減小鉚接時鋁合金材料變形的鋁合金零件的鉚接裝置，使鉚接工藝得到更好的應用。

本實用新型的鋁合金零件的鉚接裝置包括：

一鉚接模具，所述鉚接模具包括下模組件和上模組件，所述下模組件包括一下安裝板、一凹模固定座、若干凹模和一零件定位機構，所述凹模固定座安裝在所述下安裝板上面，所述若干凹模固定在所述凹模固定座中，所述零件定位機構安裝在所述凹模固定座上，所述上模組件包括一上安裝板、若干凸模和一壓料塊，所述上安裝板和所述下安裝板平行設置且兩端之間通過導向柱和復位彈簧連接，所述若干凸模固定在所述上安裝板下面並分別與所 述若干凹模位置上下對應，所述壓料塊安裝在所述上安裝板下面且可相對所述上安裝板上下移動，所述壓料塊與所述上安裝板之間設有預壓彈簧，所述壓料塊設有若干穿孔分別供所述若干凸模穿過；

一執行元件，所述執行元件安裝在所述上模組件上方供驅動所述上模組件下移。

所述鋁合金零件的鉚接裝置的工作原理為：待鉚接零件放置在所述凹模底座上時，通過所述零件定位機構進行定位固定，然後可在預設位置放置鉚釘，之後通過所述執行元件驅動所述上模組件下移，由於預壓彈簧的存在所述壓料塊最先接觸待鉚接零件，繼而與所述凹模底座可將待鉚接零件壓緊，防止其滑動。所述上模組件繼續下移時，所述凸模開始接觸鉚釘並將其下壓進待鉚接零件的鉚釘孔中，壓鉚過程中，待鉚接零件被定位固定且被壓住，可實現多個鉚釘的同時鉚接，待鉚接零件不會滑動且不易變形。

本實用新型的一較佳實施例中，所述零件定位機構包括安裝在所述凹模固定座上的分別位於所述凹模上方前側和上方後側的若干快夾機構和若干定位靠塊。

進一步的，所述下模組件還包括安裝在所述凹模固定座中的若干接近傳感器，所述若干接近傳感器的安裝位置分別與所述若干凹模預設的鉚釘凹槽對應。

再進一步的，所述下模組件還包括一下墊板，所述下安裝板上設有若干縱向的滑軌，所述下墊板設有與所述滑軌對應的滑槽，所述下墊板通過所述滑槽和所述滑軌滑動安裝在所述模具下安裝板上，所述凹模固定座固定在所述下墊板上面。

更進一步的，其還包括一設於所述凹模固定座後側的推拉氣缸，所述推拉氣缸的活塞杆與所述凹模固定座連接供推拉所述凹模固定座和所述下墊板沿著所述滑軌滑動。

本實用新型的一些較佳實施例中，其還包括一壓機，所述壓機包括一上機架、一下機架、一氣液增壓缸、一電控櫃和一操作開關，所述電控櫃安裝在所述下機架中供控制所述氣液增壓缸和所述推拉氣缸的電源，所述操作開關與所述電控櫃連接並安裝在所述下機架前方上部，所述上機架安裝在所述下機架上面，所述鉚接模具安裝在所述上機架中，所述氣液增壓缸作為所述執行元件安裝在所述上機架頂部，所述氣液增壓缸的活塞杆穿過所述上機架頂部供驅動所述上模組件下移。

本實用新型的一較佳實施例中，所述上模組件還包括一凸模固定板和一 壓料塊固定板；所述凸模固定板固定在所述上安裝板下面，所述若干凸模上部分別鑲嵌在所述凸模固定板中並通過螺釘固定；所述壓料塊固定板通過卸料螺釘安裝在所述凸模固定板下面，所述卸料螺釘底部與所述壓料塊固定板固接，所述卸料螺釘頂部可上下活動地掛設在所述凸模固定板中；所述壓料塊固定在所述壓料塊固定板下面；所述壓料塊固定板在對應位置也設有若干穿孔分別供所述若干凸模穿過；所述預壓彈簧設在所述凸模固定板和所述壓料塊固定板之間。

進一步的，所述預壓彈簧為氮氣彈簧，所述氮氣彈簧上端鑲嵌在所述凸模固定板底部，所述氮氣彈簧下端緊貼所述壓料塊固定板。

更進一步的，其還包括若干壓力傳感器、若干凸模墊塊和一傳感器安裝板，所述上安裝板下面預設有若干凹槽，所述若干壓力傳感器分別安裝在所述若干凹槽中，所述傳感器安裝板固定在所述上安裝板和所述凸模固定板之間，所述若干凸模墊塊分別鑲嵌在所述傳感器安裝板中，所述若干凸模墊塊上端分別與所述若干壓力傳感器緊貼，下端分別與所述凸模固定板緊貼。

本實用新型的積極進步效果在於：

1、所述鋁合金零件的鉚接裝置是通過所述凸模和所述凹模的衝壓來實現壓鉚鉚接，所述零件定位機構可對待鉚接零件進行定位固定，保證鉚接的準確性，可實現多個鉚釘同時鉚接以提高生產效率，而且鉚接過程中，所述壓料塊可壓住待鉚接零件，有效減小零件變形程度。

2、採用氣液增壓缸作為執行元件輸出動力，可有效減少能源消耗。

3、在鉚釘安放位置裝配有接近傳感器，能有效避免「漏釘」現象。

4、使用所述壓力傳感器可記錄每個鉚釘的鉚接力，使零件具有可追溯性。

附圖說明

圖1為上汽通用某電動汽車車型電池支架零件的主視示意圖。

圖2為上汽通用某電動汽車車型電池支架零件的側視示意圖。

圖3為本實用新型的鋁合金零件的鉚接裝置的主視示意圖。

圖4為本實用新型中的鉚接模具的立體示意圖。

圖5為本實用新型中的鉚接模具的推出狀態立體示意圖。

圖6為本實用新型中的鉚接模具的縱向剖視圖。

圖7為本實用新型中的正常狀態的鉚接模具的局部剖視圖。

圖8為本實用新型中的下壓狀態的鉚接模具的局部剖視圖。

具體實施方式

以下將結合具體實施例和附圖對本實用新型的鋁合金零件的鉚接裝置作進一步的說明。

圖1和圖2所示為上汽通用某電動汽車車型電池支架零件1，由「J」型的鋁合金型材101和六個鉚釘102組成，屬於典型細長形狀零件。

針對零件1，本實用新型設計的鋁合金零件的鉚接裝置如圖3所示，其包括鉚接模具2、上機架3、下機架4、氣液增壓缸5、電控櫃6、控制開關7和推拉氣缸8(見圖4)。電控櫃6安裝下機架4中用於控制氣液增壓缸5和推拉氣缸8的電源，操作開關7與電控櫃6連接且安裝在下機架前方上部，上機架4安裝在下機架上面，鉚接模具2安裝在上機架3中，氣液增壓缸5為安裝在上機架4頂部，氣液增壓缸5的活塞杆穿過上機架4頂部，推拉氣缸8設於鉚接模具2的後側。

如圖4和圖5所示，鉚接模具2由下模組件21和上模組件22組成。如圖5和圖6所示，下模組件21包括：下安裝板211、下墊板212、凹模固定座213、凹模214(六個)、定位靠塊215(兩個)、快夾機構216(兩個)、接近傳感器217(六個)和保護罩218。其中，下安裝板211上面設有四條縱向的滑軌，下墊板212設有與滑軌對應的滑槽，下墊板212安裝在下安裝板211上面且可沿著滑軌滑動；凹模固定座213通過螺釘固定在下墊板212上面，且後側與推拉氣缸8的活塞杆連接；凹模214固定在凹模固定座213中，安裝位置分別對應鉚釘102的鉚接位置；定位靠塊215和快夾機構216固定在凹模固定座213上且分別位於凹模214的上方後側和上方前側；接近傳感器217安裝在凹模固定座213內部，六個接近傳感器217的感應頭部分別伸至六個凹模214的預設鉚釘凹槽處；保護罩218固定在凹模固定座213前側將接近傳感器217覆蓋住。

上模組件22包括：上安裝板221、壓力傳感器222(六個)、傳感器安裝板223、凸模固定板224、凸模墊塊225(六個)、壓料塊固定板226、氮氣彈簧227、壓料塊228和凸模229(六個)。其中，上安裝板221與下安裝板211上下平行，上安裝板221兩端通過導向柱和復位彈簧安裝在下安裝板211上；壓力傳感器222通過螺釘安裝在上安裝板221下面的凹槽中；傳感器安裝板223和凸模固定板224通過螺釘依次固定在上安裝板221下面；凸模墊塊225鑲嵌在傳感器安裝板223中，且上端分別與壓力傳感器222緊貼，下端與凸模固定板224緊貼；如圖7所示，壓料塊固定板226通過卸料 螺釘226a安裝在凸模固定板224下面，卸料螺釘226a底部與壓料塊固定板226固接，頂部可上下活動地掛設在凸模固定板224中；氮氣彈簧227設在凸模固定板224和壓料塊固定板226之間，上端鑲嵌在凸模固定板224底部，下端緊貼壓料塊固定板226；壓料塊228通過螺釘固定在壓料塊固定板226下面，壓料塊228和壓料塊固定板224在相應位置開有穿孔供凸模229穿過；凸模229上部鑲嵌在凸模固定板224中並用螺釘固定限位，下部穿設在壓料塊固定板226和壓料塊228的穿孔中。

工作過程原理

首先通過控制開關7啟動推拉氣缸8，將下模組件21的可移動部分(不包括下安裝板)向前推出，如圖5所示，在此狀態下可將鋁合金型材101放置在凹模214上，鋁合金型材101後側邊抵至定位靠塊215進行定位，定位後可通過快夾機構216夾緊並在鉚接位置放上鉚釘102。然後在通過控制開關7啟動推拉氣缸8將下模組件21的可移動部分拉回，凹模214回到凸模229上下對應的位置。再通過控制開關7啟動氣液增壓缸5的活塞杆下壓與上安裝板221接觸，驅動上模組件22向下移動，其中，壓料塊228首先與鋁合金型材101接觸後與壓料塊固定板226停止，由於卸料螺釘226a頂部未鎖緊，其餘組件可繼續向下運動，如圖8所示，此時氮氣彈簧227被壓縮，氮氣彈簧227被壓縮產生的力等同於壓料塊228施加給鋁合金型材101的力，壓料塊228與凹模固定座213共同作用，將鋁合金型材101壓在中間，防止其在鉚接過程中發生變形。壓料塊228將鋁合金型材101壓緊後停止運動，而凸模229等組件繼續向下運動，直到與鉚釘102接觸，並將鉚釘102壓鉚進鋁合金型材101內，完成鉚接。凸模229與鉚釘102接觸，並完成壓鉚過程中，凸模229通過凸模墊塊225將鉚接力傳遞給壓力傳感器222，壓力傳感器222可與一PLC存儲器連接，將壓力信息轉化成數位訊號記錄在PLC存儲器內，使零件具有可追溯性。而當鉚釘頭部與接近傳感器217的感應頭部接觸進行感應表示壓鉚到位，以此可防止「漏釘」現象的發生。壓鉚完成後，通過控制開關7控制氣液增壓缸5復位，上模組件22在復位彈簧的作用下回升，再控制開關7控制推拉氣缸缸8將下模組件21的可移動部分向前推出，此時可取下壓鉚完成的零件1，放置下一個待鉚接的鋁合金型材101進行鉚接。

實際生產中，凹模214和凸模229的數量及形狀，凹模固定座213、凸模固定板224、壓料塊228以及其他相應組件的形狀不限於上述描述以及附圖所示，針對不同形狀、類型的零件均可作相應的調整。

本實用新型的鉚接裝置可以適用於鋁合金零件的鉚接，可同時進行多個鉚釘的同時鉚接且有效避免鋁合金零件的變形，當然其他合金材料或塑料的零件也可以適用。