專利名稱：一種爆炸式自鉚接設備和方法
技術領域：
本發明涉及鋁合金汽車框架連接技術，具體為一種爆炸式自鉚接設備和方法。
背景技術：
為了降低汽車燃料的消耗和汽車尾氣的排放量，汽車廠商們一直在發展輕量化汽車，特別是采用鋁合金材料代替鋼制作鋁合金車身。而鋁合金車身連接的主要連接部位即是鋁合金板的連接。由于鋁合金本身具有電阻率小，導熱性能好，且鋁材表面形成氧化膜。如果用傳統點焊方法要求焊接工藝相對點焊鋼板需用短時間大電流和大的電極壓力，這就需要點焊機具有大的電極臂提供大的剛性和大的變壓器提供大的焊接電流，且焊接前為保證鋁合金表面獲得均一的表面電阻，需要堿洗。為此，國外的鋁合金車身汽車傾向于用一種新型的連接方法——自鉚接(self-piercing rivet)代替傳統的點焊，如奧迪A8鋁合金車身汽車用了1100個鉚釘和500個焊點連接車身，而更新的一代鋁合金汽車奧迪AL2，全車用了1500個鉚釘而沒有一處用到點焊，可見自鉚接技術在現代鋁合金汽車制造中的重要性。自鉚接技術不同于傳統的鉚接，它不需要鉚接前鉆孔，鉚接時兩塊鋁板3重疊放置在沖擊桿2和模具4中間，沖擊桿2沿著套筒1施加一個力在鉚釘5的頭部，然后鉚釘5穿過兩個重疊鋁板3的上鋁板31，并且由于下鋁板32的背面模具4作用使鉚釘5自然在下鋁板32內部分開，從而達到自鎖式的機械緊固連接，具體過程如圖1a～圖1f所示，傳統的自鉚接技術主要是用汽缸或電力提供給沖擊桿沖擊力，設備比較復雜。
發明內容
本發明的目的是提供一種爆炸式自鉚接設備和方法，通過簡單的施力方法提供給沖擊桿較大的沖擊力。
本發明的技術方案是一種爆炸式自鉚接設備，具有套筒、沖擊桿，所述沖擊桿縱截面為工字形，沖擊桿置于套筒內，與套筒呈滑動配合，套筒上端連有端面，該端面開有供沖擊子彈通過、與沖擊桿同軸的孔，套筒下端開口。
所述沖擊桿下端面直徑大于鉚釘頭部直徑。
所述沖擊桿下端面設有與沖擊桿同軸、與鉚釘頭部直徑相同的臺階。
所述套筒下端設有開孔的端面，開孔與臺階相配合。
本發明爆炸式自鉚接方法，具體步驟為1)將鉚釘裝入套筒，沖擊桿頭部深入套筒壓緊鉚釘，沖擊桿尾部沒入射釘槍頭部套筒內，沖擊過程中鉚釘軸向中心、沖擊桿軸向中心、模具軸向中心在同一條直線；2)扣動射釘槍扳機觸發子彈，射釘槍內活塞由于火藥的沖擊向前運動沖擊沒入射釘槍的沖擊桿，沖擊桿再沖擊鉚釘，鉚釘由于沖擊力和下面模具的作用，在鋁板內形成自鎖式緊固連接。
本發明的優點及有益效果如下1、本發明沒有復雜的控制系統，需要高精度加工的部件很少，利用它能夠方便、廉價地完成自鉚接過程，而且不需要電源。試驗證明爆炸式自鉚接接頭具有良好的煎切性能、十字拉伸性能和沖擊性能，其疲勞強度在循環107后達到3KN，是傳統點焊的三倍。以爆炸作為沖擊動力的自鉚接需相對低的資金投入和運作費用，設備使用壽命長，易維修，尤其適合汽車修理使用。經過工業化設計后也能適合大規模工業生產。
2、本發明沖擊桿采用縱截面為工字形的沖擊桿，可以減小摩擦阻力。
圖1a～圖1f為現有技術鋁合金鉚接過程示意圖。
圖2為本發明一個實施例結構示意圖。
圖3為本發明另一個實施例結構示意圖。
具體實施例方式
本發明主要施力設備的結構和各部位如圖2～圖3所示，主要包括套筒1、沖擊桿2、上鋁板31、下鋁板32、模具4、鉚釘5、沖擊子彈6、空腔7等。
1、縱截面為工字形的沖擊桿2可有兩種方式，對應的套筒1也分別為兩種。如圖2所示，套筒1中的沖擊桿2端部直徑大于鉚釘頭部直徑，使得過大的爆炸沖擊力在一個較大鋁板表面范圍內承受，從而保證沖擊后鉚釘頭部正好沒入上、下鋁板31、32。如圖3所示，套筒1的端部直徑正好等于鉚釘頭部直徑，且有一個臺階21，正好承受比鉚接鉚釘5大的額外的力，從而使爆炸過程中過大的力傳遞給套筒，保證鉚釘頭部正好沒入上、下鋁板31、32。
2、沖擊子彈6的裝藥量可根據實際情況需要的沖擊力大小進行選擇。
3、沖擊過程中要求鉚釘5軸向中心、沖擊桿2軸向中心、模具4軸向中心在同一條直線。
上述設備的使用過程是1、本實例采用普通射釘槍和射釘子彈提供爆炸沖擊力；2、將鉚釘裝入套筒1的空腔7內，沖擊桿2頭部深入套筒1壓緊鉚釘5，沖擊桿2尾部沒入射釘槍頭部套筒1內。
3、扣動射釘槍扳機觸發沖擊子彈6，射釘槍內活塞由于火藥的沖擊向前運動沖擊沒入射釘槍的沖擊桿2，沖擊桿再沖擊鉚釘5，鉚釘5由于沖擊力和下面模具4的作用，在上、下鋁板31、32內形成自鎖式緊固連接。
4、鉚接好一個位置后換裝沖擊子彈，進行再次鉚接。
權利要求
1.一種爆炸式自鉚接設備，具有套筒(1)、沖擊桿(2)，其特征在于所述沖擊桿(2)縱截面為工字形，沖擊桿(2)置于套筒(1)內，與套筒(1)呈滑動配合，套筒(1)上端連有端面，該端面開有供沖擊子彈(6)通過、與沖擊桿(2)同軸的孔，套筒(1)下端開口。
2.按照權利要求1所述爆炸式自鉚接設備，其特征在于所述沖擊桿(2)下端面直徑大于鉚釘(5)頭部直徑。
3.按照權利要求2所述爆炸式自鉚接設備，其特征在于所述沖擊桿(2)下端面設有與沖擊桿(2)同軸、與鉚釘(5)頭部直徑相同的臺階(21)。
4.按照權利要求3所述爆炸式自鉚接設備，其特征在于所述套筒(1)下端設有開孔的端面，開孔與臺階(21)相配合。
5.一種利用權利要求1～4之一所述設備的爆炸式自鉚接方法，其特征在于具體步驟為1)將鉚釘裝入套筒，沖擊桿頭部深入套筒壓緊鉚釘，沖擊桿尾部沒入射釘槍頭部套筒內，沖擊過程中鉚釘軸向中心、沖擊桿軸向中心、模具軸向中心在同一條直線；2)扣動射釘槍扳機觸發子彈，射釘槍內活塞由于火藥的沖擊向前運動沖擊沒入射釘槍的沖擊桿，沖擊桿再沖擊鉚釘，鉚釘由于沖擊力和下面模具的作用，在鋁板內形成自鎖式緊固連接。
全文摘要
本發明涉及鋁合金汽車框架連接技術，具體為一種爆炸式自鉚接設備和方法。該自鉚接設備具有套筒、沖擊桿，沖擊桿縱截面為工字形，沖擊桿置于套筒內，與套筒呈滑動配合，套筒上端連有端面，該端面開有供沖擊子彈通過、與沖擊桿同軸的孔，套筒下端開口。該自鉚接方法是首先將鉚釘裝入套筒，沖擊桿頭部深入套筒壓緊鉚釘，沖擊桿尾部沒入射釘槍頭部套筒內；然后扣動射釘槍扳機觸發子彈，射釘槍內活塞由于火藥的沖擊向前運動沖擊沒入射釘槍的沖擊桿，沖擊桿再沖擊鉚釘，鉚釘由于沖擊力和下面模具的作用，在鋁板內形成自鎖式緊固連接。本發明以爆炸作為沖擊動力的自鉚接需相對低的資金投入和運作費用，設備使用壽命長，易維修，尤其適合汽車修理使用。
文檔編號B21J15/18GK1733387SQ20041005024
公開日2006年2月15日 申請日期2004年8月12日 優先權日2004年8月12日
發明者張洪延, 郝傳勇, 李正林, 毛先鋒, 汪彬 申請人:中國科學院金屬研究所