[发明专利]一种超薄板材摩擦辅助铆接的方法及装置

说明书

本发明公开了一种超薄板材摩擦辅助铆接的方法及装置，属于金属连接技术领域。本方法采用挤压凸模多次对磁流变弹性环加载卸载的方式，利用磁流变弹性环与板材之间的摩擦作用，使得超薄板材向凹模内流动，并在凹模内形成一定高度的凸起，最后利用成形凸模对凸起的超薄板材进行挤压变形，形成机械锁扣，实现超薄板材的连接。该方法与现有设备的兼容性好，操作步骤简单，易实现自动化生产，大大提高了连接的效率，在保证可靠连接强度的前提下，避免了母材在变形过程中的损坏，提高了经济性。

技术领域

本发明属于金属连接技术领域，具体涉及一种超薄板材摩擦辅助铆接的方法及装置。

背景技术

塑性连接由于不需要辅助材料(铆钉等)、高效节能、可连接异质材料、对设备要求低等优势，近年来在工程制造业得到了较为广泛的应用，一些新的连接技术如无铆连接、平底铆接、双面自冲铆接、激光冲击铆接等得到了快速的发展，在常规壁厚板材铆接中发挥了重要作用。如无铆连接依靠板材之间的塑性变形形成机械锁扣，无需外加材料、更加经济，对环境无污染，成形简单，易于实现自动化。

薄壁零件在轻量化中发挥了重要作用，超薄板材连接在电子、精密仪器制造中应用广泛。因此，超薄板材的连接也日益受到工程界和学术界的重视。超薄板材壁厚一般在10～100微米范围，微米级别下材料的非均质性和内部缺陷将会被放大，同时壁厚极薄，对板材与模具件摩擦条件更为敏感，变形过程中更容易出现壁厚减薄引起的破裂。现有的常规铆接工艺很容易引起板材破裂，若采用预制孔又存在破坏母材强度的问题。目前，超薄板材连接工艺主要有激光冲击铆接或胶接，激光冲击铆接工艺需要专用的设备，装置结构较为复杂，成本高；而胶接又存在强度较低，可靠性差的缺点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种超薄板材摩擦辅助铆接的方法及装置，与现有设备的兼容性好，操作步骤简单，易实现自动化生产，大大提高了连接的效率，在保证可靠连接强度的前提下，避免了母材在变形过程中的损坏，提高了经济性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种超薄板材摩擦辅助铆接的方法，使用的装置包括挤压凸模、压边圈、磁流变弹性环、下模、线圈、第一凹模、第二凹模、成形凸模和平底凸模；挤压凸模为工作端为凸台的圆柱体，凸台的高度小于磁流变弹性环的高度；成形凸模为工作端中部凸起的圆柱体；平底凸模为圆柱体；第一凹模的型腔入口边缘为过渡圆角；第二凹模的型腔直径大于第一凹模；

方法包括：

S1：将第一凹模与下模固定连接，待铆接的上板材与下板材叠放并夹持在压边圈和下模之间，第一凹模置于上板材与下板材待铆接部位下方，并位于下模内；磁流变弹性环置于压边圈内的上板材上部；挤压凸模套装在压边圈内部，下端与磁流变弹性环接触，线圈设在压边圈外侧，并与外部电源连接；

S2：线圈通电，调节电流至预设大小，在线圈内外部产生闭合的磁场回路，磁流变弹性环的刚度发生改变，上板材和下板材与磁流变弹性环间产生摩擦关系；挤压凸模下行，挤压磁流变弹性环发生变形，在变形过程中，磁流变弹性环沿压边圈向下流动变形的同时，上板材和下板材向第一凹模内流动，并在第一凹模内形成凸起；

S3：线圈断电，挤压凸模上行，磁流变弹性环随之变形，当凸模上行至初始位置时，磁流变弹性环的形状恢复；

S4：重复S2～S3数次，直到上板材和下板材形成的凸起叠加变形至预设高度；将挤压凸模更换为平底凸模，调整平底凸模的工作端平面与上板材的上平面接触；将第一凹模更换为第二凹模，将成形凸模套装在第二凹模内；

S5：成形凸模上行，其工作端的凸起挤压上板材和下板材形成的凸起发生反向变形，并且在反向变形的两侧形成机械锁扣，成形凸模上行至预设尺寸后停止，得到铆接完成的上板材和下板材。

优选地，上板材和下板材的厚度为30～70μm，上板材和下板材为铜箔或铝箔。