[发明专利]缩短流钻螺钉操作的周期时间的方法

说明书

公开一种缩短流钻螺钉操作的周期时间的方法。提供一种通过在利用流钻螺钉接合的部件上设置凹坑而缩短流钻螺钉操作所需的周期时间的方法。流钻螺钉的尖端在与流钻螺钉远端的尖端和凹坑的基部间隔开的位置处接合接触带。流钻螺钉尖端和凹坑之间的摩擦产生热聚集区域并产生形成螺纹套管的移位材料。流钻螺钉被螺纹套管的螺纹固定以将顶部部件固定到底部部件。

技术领域

本公开涉及通过流钻螺钉(flow-drill screw)连接部件的工艺。

背景技术

流钻螺钉用于在单边连接操作中将部件连接在一起。流钻螺钉是具有专用尖端的螺纹紧固件，所述尖端适于通过加热部件的材料直到部件被局部软化而穿透部件。流钻螺钉高速(即，5000转每分钟)旋转，将相当大的轴向力(即，1.5kN)施加到部件。材料被加热并软化直到其塑性变形。旋转速度和轴向力大幅减小以允许材料围绕位于紧固件的尖端和头部之间的流钻螺钉螺纹形成螺纹套管或套环。然后螺钉以较慢的速度旋转以将螺钉拧紧到原位形成的螺纹套管中，对部件进行压缩以利用螺纹连接和头部将部件连接。

流钻螺钉的一个优点是它们节省时间和工艺步骤，这是因为通常没有必要在插入螺钉之前设置孔，也没有必要攻螺纹或将螺母装配到螺栓。然而，对于诸如具有通过大量的紧固件连接的部件的机动车辆、飞机和越野车辆的复杂产品而言，插入大量螺钉所需要的周期时间(即，2-6秒)可能超过制造过程中可用的时间。

在一些装配操作中，除了流钻螺钉，可通过粘合剂将部件固定在一起。如果在将要被连接的两个板之间施加粘合剂，流钻螺钉操作可能由于粘合剂的绝缘作用而减慢，绝缘作用降低了从组件的插入侧的部件到组件的出口侧的部件的热传递速率。此外，所产生的穿透部件的热可能导致粘合剂发泡，并可能导致粘合性能降低。

某些组件可以包括由两种不同类型的材料制成的部件。例如，聚合物部件可能需要组装到铝部件。可能难以有效地将热传递通过聚合物部件并传递到另一部件。

本公开在于解决上述问题和下文概括的其它问题。

发明内容

根据本公开的一方面，公开了通过流钻螺钉装配部件的方法。该方法包括在第一部件的插入侧上形成凹坑并在第一部件的接触侧上形成突起的步骤。凹坑被定义为表面上的凹陷或凹口。该方法后续的步骤为使所述突起与第二部件接触，驱动流钻螺钉进入第一部件。流钻螺钉被驱动通过第一部件和第二部件以将第一部件固定到第二部件。

根据上述方法的其他方面，所述凹坑可以为圆锥形。凹坑的侧面可以设置为相对于第一部件的插入侧上的邻近于凹坑的表面成30°和60°之间的角度。流钻螺钉可具有凸形弯曲尖端，其在凹坑的基部区域的上方间隔开的位置处接合凹坑。凹坑可以是长槽，其包括从第一部件的插入侧延伸到基部区域的锥形侧面。此处提及的基部区域是凹坑的最深区域并包括凹坑的尖端。凹坑在所述锥形侧面和插入侧之间具有导入表面。

根据本公开的其他方面，可以在第一部件的接触侧和第二部件之间施加粘合剂。突起穿过粘合剂，以在没有粘合剂将第二部件与在突起中产生的热进行绝缘的情况下，便于热从突起传递到第二部件。

根据本公开的不同方面，公开了通过流钻螺钉装配部件的方法，其包括在第一部件中形成开口并在第二部件上形成凹坑的步骤。然后，使所述开口与所述凹坑对齐，以将第一部件装配到第二部件。然后，流钻螺钉被插入通过开口并被旋入凹坑中以将第一部件固定到第二部件。

根据本发明的一个实施例，所述凹坑为圆锥形。

根据本发明的一个实施例，所述凹坑包括内侧壁，所述内侧壁被设置为相对于第一部件的插入侧上的邻近于凹坑的表面成30°和60°之间的角度。

根据本发明的一个实施例，所述流钻螺钉具有凸形弯曲尖端，所述凸形弯曲尖端在凹坑的基部区域上方间隔开的位置处接合凹坑。

根据本发明的一个实施例，所述凹坑为长槽，所述长槽包括从第一部件的插入表面延伸到基部区域的一对锥形侧面。