[发明专利]机械-固相复合连接装置及其连接方法

权利要求书

1.一种机械-固相复合连接装置，其特征在于，包括驱动针、压边圈、若干个弹簧圆片定位机构、半空心铆钉和凹模，所述压边圈和凹模由上而下设置，板件设置在压边圈和凹模之间，所述压边圈内套接驱动针，所述若干个弹簧圆片定位机构径向水平分布于压边圈内，所述半空心铆钉竖直置于压边圈内并与弹簧圆片定位机构相接触，所述驱动针、压边圈、半空心铆钉和凹模同轴设置;

所述弹簧圆片定位机构包括:定位圆片、弹簧和筒体，其中筒体设置于压边圈内，弹簧的一端与筒体的内底相连，弹簧的另一端与定位圆片相接触，所述定位圆片与压边圈铰接，所述定位圆片上半部分设有内滑糟;

所述半空心铆钉包括:铆钉头和铆钉腿，其中:铆钉头的中心设有螺纹凹糟，驱动针末端的螺柱凸台和铆钉头的螺纹凹糟相啮合;铆钉头下端设有铆钉腿，铆钉头的直径大于铆钉腿外径，铆钉腿的末端是具有圆弧倒角的楔形;

所述铆钉头的外侧设有与定位圆片上半部分的内滑糟相啮合的外滑槽。

2.根据权利要求1所述的机械-固相复合连接装置，其特征在于，所述压边圈设有环形凹槽，所述弹簧圆片定位机构为3~5个，所述3~5个弹簧圆片定位机构沿圆周等间距分布于环形凹糟内。

3.恨拥权利要求1所述的机械-固相复合连接装置，其特征在于，所述筒体底部设有标准内六角沉孔;所述筒体外部以及所述压边圈内部设有相互适配的螺纹。

4.根据权利要求1所述的机械-同相复合连接装置，其特征在于，所述铆钉头的下端面与铆钉腿的外壁之间的夹角大于等于90°。

5.根据权利要求1所述的机械-固相复合连接装置，其特征在于，所述凹模设有凸起，所述凸起为光滑过度的圆锥形或圆柱形。

6.根据权利要求1所述的机械-固相复合连接装置，其特征在于，所述驱动针、压边圈以及凹模采用高温合金材料，并采用渗碳渗氮热处理工艺提高表面耐磨性。

7.一种机械-固相复合连接方法，利用权利要求1至6中任一项所述的机械-固相复合连接装置，其特征在于，包括如下步骤:

步骤1，将半空心铆钉竖直置于压边圈内，使得铆钉头的外滑糟与定位圆片的内滑槽相互啮合接触，同时将板件放置于压边圈和凹模之间，驱动压边圈将板件压紧;

步骤2，启动驱动针旋转进给，引导驱动针的螺柱凸台与铆钉头的螺纹凹糟相互啮合，并继续推动铆钉旋转进给直至铆钉接触板件上表面;

步骤3，根据工艺需求增加驱动针转速并降低进给速度，板件在摩擦热的作用下局部升温并适当软化，使得半空心铆钉顺利压入板件并刺穿上层板，同时保持机械连接所需的初始扩张;

步骤4，在凹模的作用下，不断旋转下降的半空心铆钉腿部向外扩张并推动板件压入凹模的空腔且逐渐与板件形成机械互锁连接;

步骤5，半空心铆钉轴向进给行程完成后，驱动针驱动半空心铆钉在原位旋转一定时间，然后瞬间急停，使半空心铆钉与板件各接触界面间形成静态接触，以形成固相连接;

步骤6，驱动针反问旋转退出半空心铆钉的螺纹凹糟，与压边圈同时退回初始工位，接头冷却，机械-固相复合连接接头形成。

8.根据权利要求7所述的机械-固相复合连接方法，其特征在于，所述步骤4中，进一步增加驱动针转速以增加全工艺过程中摩擦热的累积，为后续固相连接的形成提供热扩散条件。

9.根据权利要求7所述的机械-固相复合连接方法，其特征在于，所述步骤5中，半空心铆钉在原位旋转一定时间为大于等于0s小于等于5s。