一種沖孔和鉚接相結合的方法
【專利摘要】本發明涉及一種沖孔和鉚接相結合的方法。具體地，提供了一種用于組裝至少兩個機動車輛復合材料部件(18a、18b；75)的方法。該方法的特征在于以下步驟：疊置待組裝的部件；借助于沖頭(22)同時對疊置的部件進行打孔；在貫穿部件的孔(35；59)中插入鉚釘(26；58)；折邊鑲接鉚釘。
【專利說明】一種沖孔和鉚接相結合的方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種通過鉚接來組裝機動車輛復合材料部件的方法、一種鉚接機器和 由此獲得的部件。

【背景技術】
[0002] 通常，復合材料部件包括加強物（例如：玻璃纖維）和熱塑性或熱固性樹脂基質。
[0003] "部件"指的是構成剛性隔斷（cloison rigide)或構成結構的一部分的車身部分 或結構性部分（例如：車梁）。本發明還可以涉及車身部分（例如尾門），或車輛集成的構 件的連接爪部。
[0004] 要說明的是，本發明的主題涉及由復合材料制成的部件，這些部件的厚度、沖孔周 長和抗剪強度導致需要至少包括在3kN和IOOkN之間的沖孔力。
[0005] 在現有技術中，一種組裝方法允許通過實施連續的鉆頭鉆孔步驟和鉚接步驟來組 裝兩個復合材料部件。更具體地，按照以下方式來實施：
[0006] 通過用記號標識部件來組成部件對；
[0007] 疊置一對中的兩個部件；
[0008] 借助于鉆頭來同時對疊置的兩個部件進行鉆孔，以形成穿過兩個部件的孔；
[0009] 分開兩個部件，以對其進行清潔；
[0010] 再次組裝同一對部件；
[0011] 使兩個部件對應的貫穿孔相互面對；
[0012] 借助于半自動機器或人工地將鉚釘布置在孔中。
[0013] 該已知方法的一個特殊的困難之處與部件的鉆孔步驟有關，該步驟一方面造成部 件在鉆孔處可能的損壞（該損壞會弱化組裝），另一方面則產生粉塵和鉆屑。并且必須分開 兩個部件來細致地清潔它們以消除該粉塵和鉆屑，特別地以免污染組件隨后的實施步驟和 對應的設備，例如實施最后工序（上漆）的步驟、組裝步驟（添加構件）、集成到車輛的步 驟。
[0014] 該組裝方法的另一問題在于執行上述各個步驟非常耗時，尤其是當為了組裝兩個 復合材料部件而必須布置多個鉚釘的時候。
[0015] 此外，由于配對管理、做記號、鉆孔、清潔和鉚接步驟是相互不同的，這些步驟必須 借助于不同的設備（即鉆孔機、鉚機和例如清潔用的吸塵器）在不同的地點來實施，這在整 體上增大了用于這些操作的基礎設施成本。


【發明內容】

[0016] 本發明的目的在于通過提供一種在縮短實施時間的同時不產生粉塵或鉆屑的組 裝方法來解決上述缺陷。
[0017] 為此，本發明的主題在于一種用于組裝至少兩個機動車輛用的復合材料部件的方 法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
[0018] 疊置待組裝的部件；
[0019] 借助于沖頭同時對疊置的部件進行打孔；
[0020] 在貫穿部件的孔中插入鉚釘；
[0021] 折邊鑲接（sertissage)鉚釘。
[0022] 由此，提出的組裝方法允許實現鉚接的部件而不產生粉塵或鉆屑，并由于部件在 整個方法過程中保持在其疊置的位置并且處于可以是小的單一位置處而具有實施起來更 快的優點。換句話說，這允許從最初的配對開始直至最終的組裝持續地保持幾何參考系。有 利地，該方法允許獲得直接適于隨后的實施步驟（例如：上漆步驟、添加構件的步驟或集成 在車輛上的步驟）而無需清潔的組裝部件。
[0023] 該方法的另一優點在于，該方法允許制造更牢固的組裝件，這是因為避免了會導 致在被鉆孔部分的邊緣中產生裂縫的鉆孔步驟。
[0024] 本發明還可以包括以下單獨或組合地采用的一個或多個特征：
[0025] 疊置的部件被維持件維持在一起；
[0026] 部件在方法的整個過程中保持疊置并保持相同的相對位置；
[0027] 維持件靠近貫穿孔，并優選地圍繞該孔；
[0028] 鉚釘穿過維持件，在打孔操作和鉚釘插入操作之間該維持件整體地保持在相同位 置；
[0029] 維持件還是用于沖頭的退料件；
[0030] 鉚釘的柱身用作沖頭，該沖頭用于同時對疊置的部件進行打孔；
[0031] 部件的維持件包括支撐表面，該支撐表面在打孔和折邊鑲接操作期間與待組裝的 部件中的一個的表面協作，所述支撐表面被支撐面積A所限定，該支撐面積的平方根至少 為待沖孔部件的總厚度e的三倍；
[0032] 維持件施加至少等于沖孔力20 %的力；
[0033] 在打孔步驟中在沖頭上施加的力大于或等于3kN，優選地大于或等于5kN，并更優 選地大于或等于IOkN ;
[0034] 鉚釘的折邊鑲接通過對鉚釘的碾壓來實現。
[0035] 本發明的主題還在于一種鉚接設備，其特征在于，該設備適于實施上述方法。這種 設備可以包括以下單獨或組合地采用的一個或多個特征：
[0036] 該設備包括設有模造室（chambre de matriqage )的可動凹模;
[0037] 該設備包括鉚接堆，模造室限定沖孔方向，可動凹模被安裝為可以在沖孔方向上 移動；
[0038] 模造室構成適于接收頂料器的空心主體，所述頂料器優選地被安裝在回復裝置 上；
[0039] 頂料器被安裝為可以在頂料位置和折邊鑲接位置之間移動，頂料位置在頂料器的 表面與可動凹模的抵靠表面（face de plaquage)平齊以使得頂料器和可動凹模一起構成 待組裝部件沖孔的支撐表面時達到，而折邊鑲接位置則在頂料器的表面不再與可動凹模的 抵靠表面對齊而是位于模造室內部的時候達到；
[0040] 頂料位置在頂料位置和折邊鑲接位置的間隔至少等于待組裝部件的厚度時達到。
[0041] 本發明的主題還在于一種部件組裝件，其特征在于，該組裝件基于符合本發明的 方法來制成。
[0042] 有利地，構成該組裝件的一個部件可以被聚合物或金屬制成的部件代替。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043] 通過閱讀示例性地而非限制性地給出的附圖，將會更好地理解本發明。這些附圖 中：
[0044] 圖1為處于休憩狀態的組裝設備的剖面示意圖，該組裝設備包括待組裝部件，并 且允許實現符合本發明的方法；
[0045] 圖2為圖1的設備在借助于圖1中的設備實現沖孔的步驟時的示意圖；
[0046] 圖3為圖1的設備在沖頭回升的中間步驟時的示意圖；
[0047] 圖4為圖1的設備在待組裝部件的貫穿孔中布置鉚釘的步驟時的示意圖；
[0048] 圖5為圖1的設備在鉚接步驟時的示意圖；
[0049] 圖6為圖1的設備在頂出沖孔產生的材料剩料步驟時的示意圖；
[0050] 圖7和圖8為用于符合本發明的第二個實施例的方法的鉚釘的剖面示意圖；
[0051] 圖9至圖14為用于實現符合本發明的方法的第二實施例的設備的剖面示意圖。

【具體實施方式】
[0052] 參考圖1，示出了符合一個實施例的組裝設備10,該組裝設備允許實現符合本發 明的方法。
[0053] 組裝設備10包括沖孔部分12、可動凹模14和呈C形的元件16,該C形元件在以 下說明中被稱為"鵝頸件"16。沖孔部分12、可動凹模14和鵝頸件16在它們之間限定布置 空間17,該布置空間用于接收一對復合材料部件18a、18b，以組裝這些部件。
[0054] 沖孔部分12包括設有圓柱形內壁和外壁的管狀件19,內壁構成圓柱形沖頭22的 引導室20。設置在管狀件19中的孔24適于讓鉚釘26朝著沖頭22的引導室20的方向通 過。沖頭22沿著軸線Z可滑動地安裝在引導室中。
[0055] 用于實現根據該第一實施例的方法的鉚釘26常規地包括第一頭部和遠端端部， 所述第一頭部適于支撐在待組裝部件中一個部件18a的表面上，而遠端端部則用于變形并 在之后的折邊鑲接步驟中構成凸緣，該凸緣支撐在另一待組裝部件18b的表面上。由此，鉚 釘包括頭部26a和設有遠端端部26c的柱身26b。
[0056] 沖孔部分12通過"鵝頸件" 16與可動凹模14連接，該鵝頸件整體構成"C"形框 架，其設有上支柱27a、側支柱27b和下支柱27c。"鵝頸件"16通過上支柱27a由例如焊接 28的固定連接被固定在沖孔部分12上。而"鵝頸件" 16的下支柱27c則通過側向平移裝 置29被固定在可動凹模14上，側向平移裝置29能夠沿著與沖頭22的引導室20的軸線垂 直的軸線平移。這種側向平移裝置29由與引導定位槽（encoche de guidage)按照導軌連 接方式協作的凹槽來實現。
[0057] 可動凹模14包括鉚接堆31和圓柱形模造室30。所述模造室30限定沖孔方向。 可動凹模14,即堆31和室30,被安裝為可以垂直于沖孔方向地移動。模造室30適于能夠 與沖孔部分12的引導室20同軸地對齊。
[0058] 鉚接堆31包括上平表面32,該上平表面被實施為用作一對待組裝部件18a、18b的 平面支撐。然而，表面32可以不是平的，而是可以具有適于所用鉚釘的形狀。
[0059] 鉚接堆31的上平表面32設有呈環形凹槽狀的空腔33。該空腔33被實施為有利 于在折邊鑲接步驟時在鉚釘26上形成凸緣。
[0060] 現在，根據本發明的第一實施例并借助于上述組裝設備來描述部件組裝方法。
[0061] 該組裝方法首先包括疊置兩個待組裝部件18a、18b的步驟，在該步驟中，所述部 件優選地通過預先膠合和/或通過總體維持件（例如未示出的弓形夾）被維持在一起。然 后，如圖1中可見，將如此維持疊置的部件插入到布置空間17中，部件中的一個18b支撐在 可動凹模14的鉚接堆31上。在該步驟中，所述引導室20和模造室30沿著軸線Z同軸地 對齊。
[0062] 在圖2中示出了隨后的步驟，該步驟對應于借助于沖頭22對疊置的兩個部件18a、 18b同時進行打孔的步驟。為此，作動筒（未示出）推動沖頭支承件和沖頭22直至低位置， 即直至凹模14的引導模造室30的上部的出口處。這樣的效果在于對疊置的部件進行了打 ?L，并且產生對應于由沖頭22實現的孔35的材料剩料34。這些剩料34由此沿著軸線Z在 可動凹模14的引導室中向下移動。在打孔步驟中由作動筒施加在沖頭上的力大于或等于 3kN。
[0063] 要說明的是，在打孔步驟中，管狀沖孔件19沒有與待組裝部件接觸，而是位于距 離待組裝部件的表面大約〇. Imm至Imm處。管狀件和待組裝部件之間的該小的距離改善了 沖孔質量，同時允許容易地布置有時會具有不同厚度的部件。
[0064] 如圖3所示，所述方法包括沖頭22在沖孔部分12的引導室20中回升的步驟。在 該步驟期間，鉚釘26被布置在孔24中的等待位置上。
[0065] 圖4示出了在貫穿兩個部件18a、18b的孔35中插入鉚釘26的步驟。同時，可動 凹模14通過將可動凹模連接到鵝頸件16的下支柱27c的平移裝置29側向地平移。該側 向平移的效果在于將呈環形凹槽狀的空腔33布置在孔35處，即與軸線Z對齊。
[0066] 圖5示出了對鉚釘26進行折邊鑲接的步驟，在該步驟中，沖頭22重新下降到引導 室20中，并且對鉚釘26進行折邊鑲接。在該步驟中，鉚釘26被碾壓，使得鉚釘遠端端部 26c塑性變形并且填充和貼合鉚接堆31的空腔33,這樣的效果在于構成凸緣37。
[0067] 在該折邊鑲接步驟之后，在圖6中可見沖頭22回升到高位置以及排出在打孔時產 生的材料剩料34的新步驟。在這之后，可動凹模14平移，以沿著軸線Z同軸地重新布置所 述引導室20和模造室30。由此，組裝設備10準備好重新實現上述的組裝方法的第一步驟。 [0068] 作為上述第一實施例的變型，管狀沖孔件12可以包括環狀的維持件（未示出），該 維持件優選地圍繞貫穿待組裝部件的孔。該維持件用于產生圍繞孔35的局部固定，以獲得 在支撐所述部件的鉚接堆31上所述部件之間更好的緊貼效果。
[0069] 這種維持件包括支撐表面，該支撐表面在打孔和折邊鑲接操作期間與待組裝部件 中的一個18a的上表面協作，所述支撐表面被支撐面積A限定，該支撐面積的平方根至少為 待沖孔的部件的整個厚度e的三倍。維持件在維持件支在其上的部件的表面上施加力，該 力至少等于沖孔力的20%。
[0070] 在使用這種維持件的情況下，可以理解的是，在折邊鑲接步驟中，鉚釘26貫穿所 述維持件，而在打孔操作和插入鉚釘26的操作之間維持件則整體地保持在同一位置上。
[0071] 這種在孔35附近的固定可能允許省略最初整體地維持兩個待組裝部件18a、18b 的步驟，該步驟通常是必需的，并且通常由膠合和/或借助于弓形夾實現。
[0072] 另外，該維持件還可以用作沖頭的退料件（d6vgtisseur)，這能夠有助于沖頭在沖 孔部分的引導室中的回升。退料件為一般在壓床中見到的工具，其作用在于使沖頭從其進 入的部件帶中取出或方便取出。
[0073] 參考圖9至圖14,現在說明本發明的第二實施例。
[0074] 在圖9中可見允許實現符合第二實施例的組裝方法的鉚接設備40。該設備40包 括沖孔部分42、模造部分44和鵝頸件46。
[0075] 沖孔部分42包括沖頭支承件48,其能在沖孔室50的內部沿著軸線Z'滑動。更確 切地，沖頭支承件48設有圓柱形主體52,在圓柱形主體52上面安裝有頭部54,該頭部使得 能夠例如通過作動筒（未示出）施加液壓力，產生沖孔所需要的壓力。沖頭支承件48的圓 柱形主體52包括用于固定鉚釘58的端頭56,所述端頭向著模造部分44的方向取向。
[0076] 模造部分44包括構成室62的底座60,室62用于呈活塞形式的可動凹模64的移 動。由室62和可動凹模64構成的組合構成作動筒。
[0077] 可動凹模64設有頭部66和空心主體68,該空心主體構成圓柱形模造室70,該模 造室適于接收安裝在回復裝置73 (例如彈簧）上的頂料器72。可動凹模64包括抵靠表面 74,該抵靠表面被實施為允許布置和支撐待組裝部件75。
[0078] 空心主體68因此包括模造室70,該模造室在抵靠表面74上開口，頂料器72的圓 柱形部分在所述模造室中滑動。
[0079] 因此，頂料器72被安裝為可以在頂料位置（圖9、圖10、圖14)和折邊鑲接位置 (圖11、圖12、圖13)之間移動，頂料位置在頂料器與可動凹模64的抵靠表面74平齊時達 至IJ，頂料器72和可動凹模64 -起構成用于待組裝部件沖孔的支撐表面。折邊鑲接位置在 頂料器72不再與可動凹模的抵靠表面74平齊、而是回縮地位于模造室70中、其頭部76頂 著空心主體68的底部時達到。
[0080] 由此，在該實施例中，折邊鑲接位置被定義為頂料器72以大于或等于待組裝部件 的厚度的距離回縮地位于模造室70中的位置。由此，剩料79的表面與表面74構成這樣的 表面：該表面的相對平面性允許在鉚釘折邊鑲接步驟時獲得形狀優化的凸緣80。然而，不 需要頂料器的行程嚴格地等于待組裝部件的厚度。
[0081] 至于鵝頸件46,其包括上支柱和下支柱，上支柱被剛性地固定在沖孔部分42上， 而下支柱則被剛性地固定在模造部分44上，這兩個支柱通過堅直支柱相互連接。
[0082] 沖孔部分42、模造部分44和鵝頸件46在彼此之間限定布置空間47。
[0083] 參考圖7,示出了符合第二實施例的方法中所用的鉚釘58的第一示例。該鉚釘包 括頭部81a、柱身81b和遠端端部81c，該遠端端部具有構成直角的棱82。
[0084] 在圖8中示出了第二鉚釘示例58'，其包括構成銳利邊緣的棱
[0085] 82，。
[0086] 這種棱82、82'確保當鉚釘58、58'在部件上打孔時獲得最優的剪切。
[0087] 現在描述符合本發明第二實施例的部件組裝方法，該部件組裝方法借助于上述的 組裝設備40來實現。
[0088] 該組裝方法首先包括疊置和維持待組裝部件的步驟。如圖9中可見，如此疊置的 部件然后被布置在空間47中。可動凹模64被維持在底座60內部的高位置上。
[0089] 然后，參考圖10和圖11，進行打孔步驟，在該步驟中，沖頭支承件48朝著待組裝部 件75的方向下降到沖孔室中。鉚釘58在兩個部件上打孔，這樣的效果在于產生孔59,并且 使鉚釘58穿過被疊置和維持在一起的兩個部件。因此，這種操作也是通過鉚釘58對兩個 部件75的材料進行沖孔的步驟。換句話說，鉚釘58的柱身81b在這里用作沖頭。
[0090] 如圖11所示，鉚釘58在待組裝部件75中的穿過導致在部件75沖孔期間產生材 料剩料79。事實上，在該步驟中，通過鉚釘58施加在疊置的部件75上的力大于彈簧73的 回復力，使得與模造室70對齊的疊置的部件的材料通過剪切被切割。由此，當鉚釘58下降 時，通過將頂料器72向下推，由剪切產生的剩料79下降到模造室70內部。當頂料器72的 頭部76頂著空心主體68的底部時，鉚釘58的柱身81b部分地位于孔59的內部。
[0091] 如圖12所示，隨后的步驟在于使沖頭支承件48在沖孔室50中下降到更低處，直 至鉚釘頭部81a與上方的部件75的上表面接觸。同時，凹模64下降到模造部件44的內部。 由此，沖頭支承件48朝下的移動是這樣的步驟：該步驟能夠為了隨后的折邊鑲接步驟而確 保鉚釘58的良好定位。這允許鉚釘頭部81a支在上方的部件75的上表面上，而鉚釘的柱 身81b則相對于面對凹模64的部件75的表面最大程度地突出來。
[0092] 參考圖13,進行鉚釘58的折邊鑲接步驟，該步驟在于在鉚釘58的遠端端部81c處 產生凸緣80。為此，沖頭支承件48保持在其行程結束位置上，而可動凹模64則朝著沖頭支 承件48的方向回升。頂著空心主體68的頂料器72支撐剩料79,并且將由凹模64產生的 壓力傳遞給所述剩料79,所述剩料則將所述壓力傳遞給鉚釘的遠端端部81c。與沖孔步驟 相反地，剩料79的材料不再承受剪切，使得該材料不會再被鉚釘58穿過。
[0093] 因此，可以理解的是，剩料79和表面74在這里用作鉚接頂把，這是因為在施加壓 力時，剩料79抵抗該力，并且傳遞給鉚釘58 -個對于折邊鑲接該鉚釘而言足夠大的力。這 樣的顯著之處在于，這里為了折邊鑲接而施加的力大于在沖孔步驟時施加的力。由此，剩料 79向著部件75的表面推動被折邊鑲接的鉚釘58的材料，所述部件75的表面之前與可動凹 模的抵靠表面74接觸。
[0094] 實際上，該設備的一個優點在于，剩料79允許堵住沖孔室，以與表面74 -起構成 材料連續。相對于在折邊鑲接步驟之前必須在中間步驟中頂出剩料79的方法，該實施方式 還允許節省時間。
[0095] 最后，在圖14中不出的最后步驟中，沖頭支承件48在沖孔室50中回升。柳釘從 沖頭支承件48的固定端頭56釋放出來。可動凹模64處于在底座60內部的低位置，這樣 的效果在于允許頂料器72在回復裝置73的作用下回升到模造室70中。來自于孔59的材 料剩料79因此被頂出，而組裝好的部件75則從布置空間47中撤出。
[0096] 本發明不限于上述實施例，其他實施例對于本領域的技術人員是明顯的。特別地， 可以同時組裝多于兩個的部件，或甚至可以用聚合物或金屬部件來代替一個復合材料部 件。此外，管狀件19的內壁和外壁可以具有圓柱形以外的形狀。
【權利要求】
1. 一種組裝方法，用于組裝至少兩個機動車輛用的由復合材料制成的部件（18a、18b ; 75)的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： 疊置待組裝的部件（18a、18b ;75); 借助于沖頭（22)同時對疊置的所述部件（18a、18b ;75)進行打孔； 在貫穿所述部件（18a、18b ;75)的貫穿孔（35 ;59)中插入鉚釘（26 ;58); 折邊鑲接所述鉚釘（26; 58)。
2. 如權利要求1所述的方法，其中，所述部件（18a、18b ;75)在所述方法的整個過程中 保持疊置并保持相同的相對位置。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其中，所述疊置的部件（18a、18b ;75)被維持件維持 在一起。
4. 如權利要求3所述的方法，其中，所述維持件位于所述貫穿孔（35)附近，優選地圍繞 所述孔（35)。
5. 如權利要求3和4中任一項所述的方法，其中，所述維持件還是用于所述沖頭（22) 的退料件。
6. 如上述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述鉚釘（58 ;58'）的柱身（81b)用作 對疊置的所述部件（75)同時打孔的沖頭。
7. 如權利要求6所述的方法，其中，沖孔產生的至少一個材料剩料（79)被用作鉚接頂 把。
8. 如上述權利要求中任一項所述的方法，其中，在打孔步驟中施加在所述沖頭（22)上 的力大于或等于3kN，優選地大于或等于5kN，更優選地大于或等于10kN。
9. 如上述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述鉚釘（26 ;58)的折邊鑲接通過對 所述鉚釘（26 ; 58)的碾壓來實現。
10. -種組裝設備（10 ;40)，其特征在于，該組裝設備適于實施如上述權利要求中任一 項所述的方法。
11. 如權利要求10所述的組裝設備，該組裝設備包括設有模造室（30 ;70)的可動凹模 (14 ;64)。
12. 如權利要求10或11所述的組裝設備（10)，該組裝設備設有鉚接堆（31)，所述模造 室（30)限定沖孔方向，而所述凹模（14)則被安裝為能夠在所述沖孔方向上移動。
13. 如權利要求11或12所述的組裝設備（40)，所述模造室（70)構成空心主體（68)， 該空心主體適于接收頂料器（72)，所述頂料器（72)優選地被安裝在回復裝置（73)上。
14. 如權利要求13所述的組裝設備，其中，所述頂料器（72)被安裝為能夠在頂料位置 和折邊鑲接位置之間移動，所述頂料位置在所述頂料器（72)與所述凹模（64)的抵靠表面 (74)平齊使得所述頂料器（72)和所述凹模￠4) 一起構成待組裝的所述部件（75)的沖孔 支撐表面時達到，而所述折邊鑲接位置則在所述頂料器（72)不再與所述凹模（64)的抵靠 表面（74)平齊而是位于所述模造室（70)內部的時候達到。
15. 如權利要求14所述的組裝設備，其中，所述頂料位置在所述頂料位置和所述折邊 鑲接位置間隔的距離至少等于待組裝的所述部件（75)的厚度時達到。
16. -種部件（18a、18b ;75)的組裝件，其特征在于，該組裝件通過實施如權利要求1 至9中任一項所述的方法來制成。
17.如權利要求16所述的部件（18a、18b;75)的組裝件，其中，所述由復合材料制成的 部件中的一個被聚合物或金屬部件代替。
【文檔編號】B29C65/60GK104339651SQ201410361563
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2013年7月26日
【發明者】大衛·特雷斯 申請人:全耐塑料公司