单边自冲摩擦螺柱铆焊装置及其连接方法

摘要

一种汽车制造技术领域的单边自冲摩擦螺柱铆焊装置，包括：驱动套杆、定位导套、定位机构和半空心自冲螺柱铆钉，其中：定位导套内由上而下依次套接驱动套杆和半空心自冲螺柱铆钉，定位机构沿周向水平分布于定位导套内，半空心自冲螺柱铆钉正对驱动套杆，待连接工件通过远端夹持机构固定于半空心自冲螺柱铆钉下方。本发明使半空心自冲螺柱铆钉在轴向运动的同时沿周向做高速旋转运动，本发明利用自冲螺柱铆钉高速旋转所产生的摩擦热软化有色合金或高强钢等材料，提高被铆材料的塑性，大大降低铆接高强钢时的铆接力，通过螺柱铆钉切断上层工件并与下层工件形成机械自锁连接，通过铆钉高速旋转产生的摩擦热在铆钉和被铆材料之间形成固相连接。

主权项

一种单边自冲摩擦螺柱铆焊装置的连接方法，该单边自冲摩擦螺柱铆焊装置，包括：驱动套杆、定位导套、定位机构和半空心自冲螺柱铆钉，其特征在于：定位导套内由上而下依次竖直套接驱动套杆和半空心自冲螺柱铆钉，定位机构沿周向水平分布于定位导套内并与驱动套杆相接触，半空心自冲螺柱铆钉正对驱动套杆，待连接工件通过远端夹持机构固定于半空心自冲螺柱铆钉下方，其特征在于，所述的半空心自冲螺柱铆钉为以下两种结构中的任意一种：a)所述的半空心自冲螺柱铆钉由螺柱杆、法兰和螺钉腿构成，其中：法兰的上端和下端分别与螺柱杆和螺钉腿固定连接；b)所述的半空心自冲螺柱铆钉由法兰和螺钉腿构成，其中：法兰的上端与驱动套杆相接触，下端则与螺钉腿固定连接；所述连接方法包括以下步骤：第一步、将半空心自冲螺柱铆钉放置于定位导套内定位机构之上，同时驱动定位导套接触工件，导套与工件之间的接触力小于100N；第二步、启动驱动套杆旋转进给，引导驱动套杆末端凸台与法兰半开口凹槽相互啮合，并进一步推动半空心自冲螺柱铆钉旋转进给直至其螺钉腿接触工件上表面；第三步、增加驱动套杆的旋转与进给速度使得工件在摩擦热的作用下与螺钉腿接触的局部材料升温并软化，同时在螺钉腿旋转切削的作用下刺穿上层工件；第四步、降低半空心自冲螺柱铆钉的旋转速度，增加受热软化的螺钉腿受周围材料的径向挤压力，使其向外扩张并最终与下层工件形成机械互锁连接；第五步、轴向进给行程完成后，驱动套杆将继续驱动半空心自冲螺柱铆钉在原位旋转1000毫秒以下，使半空心自冲螺柱铆钉的螺钉腿与工件各接触界面间形成固相连接；第六步、驱动套杆停止旋转并与定位导套退回初始工位，接头冷却，最终形成半空心自冲螺柱铆钉的机械固相单边双重连接接头。