[发明专利]热辅助热熔自攻单面铆接装置及方法

说明书

本发明提供一种热辅助热熔自攻单面铆接装置，包括底座、控制系统、平移组件、感应加热设备、加热控制器和热熔自攻单面铆接设备，感应加热设备上对着被连接工件的区域设有加热线圈，感应加热设备与加热控制器连接，加热控制器、热熔自攻单面铆接设备分别与控制系统连接。本发明还提供一种热辅助热熔自攻单面铆接方法。本发明通过设置感应加热设备，铆接前对被连接工件进行局部加热，从而提高被连接工件穿透部位的初始温度，进而提升材料塑性，避免孔壁破裂的缺陷发生。此外，本发明通过局部加热来软化材料，使铆钉以尽可能小的力穿透被连接工件，避免因被连接工件的弯曲变形而导致接头拉伸强度的下降。

技术领域

本发明涉及航空航天、汽车等制造领域，特别是涉及一种能够用于铝合金、镁合金以及复合材料等同种/异种材料之间连接加工的热辅助热熔自攻单面铆接装置及方法。

背景技术

近年来，随着航空航天、汽车等领域轻量化的要求越来越高，铝合金、镁合金等材料，以及封闭/半封闭零部件的应用越来越广泛。针对上述材料及零部件的连接，近年来出现了一些先进的连接技术如自冲铆接工艺(Self-piercing Riveting,SPR)、搅拌摩擦单面铆接工艺(Friction Stir Blind Riveting,FSBR)等。

SPR技术已经发展了三十多年，其利用位于工件两侧的铆模将铆钉压入被连接件，并利用铆钉被压入时所产生的塑性变形来锁住被连接件。SPR能够实现铝合金等同种/异种金属材料之间的连接，但无法实现封闭/半封闭零部件的连接、以及金属/非金属之间的高强度连接。相比而言，FSBR利用铆钉高速旋转并挤压穿透被连接件，然后通过拉拔铆钉的钉芯将被连接件锁紧，是一种无需预先钻孔、无模具磨损、可以实现封闭/半封闭零部件、异种金属之间以及金属和非金属之间连接的单面连接工艺。针对FSBR工艺的产业化应用，例如申请号为201380037503.X的中国发明专利公开的盲铆接装置和方法。

但是，FSBR工艺在连接高强度铝合金(如AA7075铝合金)时，由于材料的高强度、低塑性特点，在铆接过程中容易发生孔壁开裂，造成铆接失败。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种热辅助热熔自攻单面铆接装置，以克服现有技术的上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种热辅助热熔自攻单面铆接装置，包括底座和控制系统，所述底座上设有平移组件，所述平移组件上设有感应加热设备和热熔自攻单面铆接设备，所述感应加热设备、热熔自攻单面铆接设备可分别沿所述平移组件的长度方向移动，所述感应加热设备上对着被连接工件的区域设有加热线圈；还包括加热控制器，所述感应加热设备与所述加热控制器连接，所述加热控制器、所述热熔自攻单面铆接设备分别与所述控制系统连接。

优选地，所述感应加热设备上还设有用于测量被连接工件表面温度的温度测量装置，所述温度测量装置与加热控制器通讯连接。

优选地，所述感应加热设备和/或所述热熔自攻单面铆接设备上设有用于测量与被连接工件间距离的距离传感器，所述距离传感器与所述控制系统通讯连接。

优选地，还包括与底座连接的三维机械手，所述控制系统与所述三维机械手通讯连接。

优选地，所述感应加热设备上设有固定件，所述加热线圈连接在所述固定件上。

优选地，所述加热线圈中间设有冷却水板，冷却水板内设有冷却介质。

优选地，所述加热线圈为呈圆形的单匝线圈，由铜制成。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种热辅助热熔自攻单面铆接方法，包括如下步骤：

S1，将感应加热设备移动到铆接位置上方；

S2，控制感应加热设备开始工作，利用加热线圈加热被连接工件至目标温度；