專利名稱：一種結(jié)構(gòu)體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)體的制造方法，該制造方法依據(jù)摩擦顫動結(jié)合法，例如，本發(fā)明適用于中空的擠壓成型框架部件的結(jié)合。
摩擦顫動結(jié)合法是指使插入到結(jié)合部分中的圓柱形桿(此處稱為轉(zhuǎn)動工具)轉(zhuǎn)動并使其沿結(jié)合線移動，結(jié)合部分被發(fā)熱而軟化而成為流動固態(tài)，然后實現(xiàn)固態(tài)結(jié)合。轉(zhuǎn)動工具包括用來插入到插入部分的小直徑部分和位于外部的大直徑部分。轉(zhuǎn)動工具的小直徑部分和大直徑部分有相同的軸線。轉(zhuǎn)動工具的小直徑部分和大直徑部分之間的外形部分略微地插入結(jié)合部分。轉(zhuǎn)動工具逆著結(jié)合的進行方向而向后面部分傾斜。
在摩擦顫動結(jié)合中，因為轉(zhuǎn)動工具插入到金屬中，因此需要較大的軸向插入力。在中空的擠壓成型框架部件結(jié)合過程中，中空的擠壓成型框架部件支撐著與它的面板正交的板，所述板是整體設(shè)置的，這樣可阻止摩擦顫動結(jié)合的插入力所引起的板的彎曲。
上面所提到的技術(shù)在公開號為No.平09-309164(EP0797043 A2)的日本專利申請中公開。
因為摩擦顫動結(jié)合是通過將轉(zhuǎn)動工具強制插入進行結(jié)合的部件中，因此需使用較大的插入力。由于這個原因，需要向轉(zhuǎn)動工具的支撐部件施加較大的軸向插入力，這樣在裝置的制造過程中需要較高的費用。
此外，當(dāng)被結(jié)合的部件為中空的擠壓成型框架部件時，插入力使面板彎曲而引起不方便。為阻止這種現(xiàn)象的發(fā)生，必須使面板的支撐板的厚度較厚。由于這個原因，中空的擠壓成型框架部件的重量將變大，中空的擠壓成型框架部件結(jié)合成的結(jié)構(gòu)體的重量將變大。
此外，因為進行結(jié)合的兩個部件只是通過臨時固定焊接來結(jié)合，因此由于轉(zhuǎn)動工具的插入就產(chǎn)生了這樣一個擔(dān)心，即臨時性固定焊接可被切掉。當(dāng)臨時性固定焊接被切掉時，進行結(jié)合的兩個部件之間間距將發(fā)生改變，因此就不可能進行適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合。
當(dāng)探索轉(zhuǎn)動工具的插入力時，在插入的初始時間內(nèi)所述插入力是比較大的。當(dāng)摩擦顫動結(jié)合變?yōu)橥ǔ５臓顟B(tài)時，插入力就變小。這應(yīng)認(rèn)為是在結(jié)合的初始時間之后被結(jié)合元件的溫度不會立即提高。
本發(fā)明的一個目的在于在結(jié)構(gòu)體的制造方法中使轉(zhuǎn)動工具的插入力減小。
當(dāng)研究轉(zhuǎn)動工具的插入力時，已清楚認(rèn)識到在插入的初始時間內(nèi)插入力是較大的，在摩擦顫動結(jié)合進入通常的運行狀態(tài)時所述插入力變小。因此，在插入的初始時間內(nèi)必須降低插入力。
在進行結(jié)合的部件上配置孔，所述孔位于摩擦顫動結(jié)合開始部位，在轉(zhuǎn)動工具插入到孔中后，轉(zhuǎn)動工具的移動(迎著被結(jié)合部件而相對移動)開始，這樣就可實現(xiàn)插入力的降低。


圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中的結(jié)合部分的縱向剖視圖；圖2所示為圖1中結(jié)合部分的平面圖；圖3所示為摩擦顫動結(jié)合的插入力的說明圖；圖4所示為鐵路車輛車體的透視圖；圖5所示為摩擦顫動結(jié)合裝置的透視圖。
參考圖1-5，下面將對根據(jù)本發(fā)明的一個實施例進行解釋。該實施例是將汽車車輛作為結(jié)構(gòu)體的例子。圖2顯示了側(cè)結(jié)構(gòu)體201在縱向上的端部。
車體由側(cè)結(jié)構(gòu)體201、構(gòu)成車頂?shù)捻敳拷Y(jié)構(gòu)體202、構(gòu)成底板的基架203、構(gòu)成縱向上的端部的末端結(jié)構(gòu)體204構(gòu)成。側(cè)結(jié)構(gòu)體201、頂結(jié)構(gòu)體202和基架203各自由多根擠壓成型框架部件結(jié)合而成。擠壓成型框架部件的縱向即為車體的縱向。擠壓成型框架部件是用鋁合金框架部件制成的。
側(cè)結(jié)構(gòu)體201由擠壓成型框架部件10、20、30、40構(gòu)成，在擠壓成型框架部件20和30中形成有窗子210。側(cè)結(jié)構(gòu)體201的入口和出口220在擠壓成型框架部件10、20、30、40上。在許多情況下，在擠壓成型框架部件10、20、30、40結(jié)合起來后，入口和出口220上焊接框架，對于窗戶210采取同樣的方式。入口和出口220的擠壓成型框架部件10、20、30、40在中間位置處應(yīng)分別切去。
側(cè)結(jié)構(gòu)體201由四個擠壓成型框架部件構(gòu)成，但在使用中空擠壓成型框架部件的情況下，所述側(cè)結(jié)構(gòu)體應(yīng)包括更多的擠壓成型框架部件。此外，窗戶210可以由三根擠壓成型框架部件構(gòu)成。在這種情況下，將中間的擠壓成型框架部件在中部切去。
下面將對側(cè)結(jié)構(gòu)體201的擠壓成型框架部件的構(gòu)造進行解釋。此外將對擠壓成型框架部件20、30進行解釋。對其他框架部件10、40的解釋與對框架部件20、30的解釋相同。擠壓成型框架部件20、30為中空的擠壓成型框架部件。中空的擠壓成型框架部件20、30由兩個面板21、22和31、32、多根連接到兩個面板上且以桁架形式布置的肋條23和33及支撐板24、34構(gòu)成。所述支撐板24、34在中空擠壓成型框架部件的寬度方向上的端部(結(jié)合部位)將兩個面板連接在一起。
在兩個面板21、22及31、32的寬度方向上的端部(結(jié)合部分)上形成有凸起部分25和35，這兩部分向外側(cè)凸出。在中空的擠壓成型框架部件30的寬度方向上的端部上形成有凸片36，凸片36向著另一個中空擠壓成型框架部件20的方向凸出。凸片36、36插入到擠壓成型框架部件20的面板21、22之間。中空的擠壓成型框架部件20的面板21、22的端部安裝到凸片36、36上。凸片36形成基座來承受轉(zhuǎn)動工具340的插入力。
凸起部分25的寬度和凸起部分35的寬度是相同的。與凸起部分25相對布置的凸起部分35的端面在支撐板34的板寬的寬度方向上。在兩個凸起部分25和35之間布置有進行摩擦顫動結(jié)合裝置330的轉(zhuǎn)動工具340的軸向轉(zhuǎn)動中心。
如圖5所示，用來構(gòu)成側(cè)結(jié)構(gòu)體201的擠壓成型框架部件10、20、30、40安裝固定到定向移動結(jié)合裝置300的工作臺310上。運行體320運行于多個擠壓成型框架部件的上面部分。運行體320運行在工作臺310的兩側(cè)的運行軌道329上。在運行體320的橫梁321上向下吊掛有三個摩擦顫動結(jié)合裝置330。在摩擦顫動結(jié)合裝置330的底端向下吊掛有三個轉(zhuǎn)動工具340。在每個摩擦顫動結(jié)合裝置330上，各個結(jié)合裝置330可沿橫梁321移動，可進行轉(zhuǎn)動工具340的提升或放下的動作，并且該結(jié)合裝置可只執(zhí)行轉(zhuǎn)動工具340的單一旋轉(zhuǎn)運動。
每個摩擦顫動結(jié)合裝置330均具有一個光傳感器。所述光傳感器用來檢測離凸起部分25和35的頂點的距離，并以一個預(yù)定的值來確定轉(zhuǎn)動工具的插入數(shù)量。此外，上述傳感器還檢測兩個凸起部分25和35的寬度，在寬度的中心處應(yīng)與轉(zhuǎn)動工具340的軸線中心重合。
將中空的擠壓成型框架部件20、30進行剪切而使其在結(jié)合線的始端和末端處具有凸片28和38。凸片28和38的寬度尺寸應(yīng)可布置支撐板24、34及凸起部分25、35，結(jié)合始于始端處的凸片28、38而終于末端處的凸片。將中空的擠壓成型框架部件10、20、30、40進行剪切而產(chǎn)生窗戶210及入口和出口220等。在這部分上布置有始端凸片28和末端凸片38。
中空的擠壓成型框架部件10、20、30、40裝配到工作臺310上，工作臺利用工具固定。在固定完成后，中空擠壓成型框架部件10、20、30、40的跨接部分的凸起部分25、35沿結(jié)合線暫時弧焊固定。結(jié)合線的始端凸片28和末端凸片38的大部分端部是通過弧焊暫時固定的。字母W代表暫時焊接固定。特別地，對凸起部分25和35的上表面和中空擠壓成型框架部件的縱向大部分端表面進行始端暫時性焊接W。進行暫時性焊接W的大部分端面的區(qū)域位于凸起部分25、35的上表面和凸片36之間。在進行暫時性焊接固定W中，不設(shè)V形槽，但提供I形槽。
下一步，在從暫時性固定焊接部分W至凸起部分25和35的內(nèi)側(cè)(末端側(cè))，利用手控鉆開啟出孔50?？?0布置在始端凸片28和38上。孔50的直徑小于轉(zhuǎn)動工具340的小直徑部分341的直徑。所加工的孔50的深度要比轉(zhuǎn)動工具340的插入深度(轉(zhuǎn)動工具340的小直徑部分341)淺。換句話說，孔50的最低端的位置位于轉(zhuǎn)動工具340的小直徑部分的最低端的上部分。在軸線中心處，孔50具有位于兩個凸起部分25和35之間的中間部分?？?0與面板21和31正交。通常，轉(zhuǎn)動工具340的軸線中心以大約3°的角度傾斜。轉(zhuǎn)動工具340的小直徑部分341的端部作為中心，轉(zhuǎn)動工具340的大直徑部分342的側(cè)面為結(jié)合方向的后側(cè)。
例如，轉(zhuǎn)動工具340的小直徑部分341的直徑為6.0mm，其插入深度為6.0mm?？?0的直徑為4.0mm，孔50的最低端的位置為5.0mm。
下一步，摩擦顫動結(jié)合是通過使轉(zhuǎn)動工具340轉(zhuǎn)動并使其從上面部分下降來進行的，這樣轉(zhuǎn)動工具340就插入到接合部分。在轉(zhuǎn)動工具340的軸線中心與孔50的中心相重合的情況下，轉(zhuǎn)動工具340下降。轉(zhuǎn)動工具340的插入深至轉(zhuǎn)動工具340的小直徑部分341的端部到達凸片36為止。轉(zhuǎn)動工具340的大直徑部分342的較低端位于面板21和31的外表面之間及凸起部分25和35的頂點之間。轉(zhuǎn)動工具340的小直徑部分341為螺旋部件。
轉(zhuǎn)動工具340插入預(yù)定深度之后，轉(zhuǎn)動工具就沿結(jié)合線移動。這樣就開始了通常的結(jié)合操作。
詳細(xì)解釋為，在轉(zhuǎn)動工具340的軸線中心340與孔50的中心基本重合的情況下，通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動工具340而使其下降。首先，轉(zhuǎn)動工具340的小直徑部分與中空的擠壓成型框架部件20和30接觸，其次，轉(zhuǎn)動工具340的大直徑部分342與中空的擠壓成型框架部件20和30接觸。轉(zhuǎn)動工具340插入預(yù)定深度之后，轉(zhuǎn)動工具340沿結(jié)合線移動。這樣，就開始了摩擦顫動結(jié)合。
孔50利用凸起部分25和35作為最初材料來掩蓋。在孔50還沒有被完全掩蓋時，凸起部分與轉(zhuǎn)動工具340的移動一起來掩蓋孔50，這樣就可得到合適的結(jié)合狀態(tài)。在進行摩擦顫動結(jié)合后，凸片28和29就被切去。凸片28和38設(shè)定成適當(dāng)?shù)拈L度而可在凸片28和38中進行摩擦顫動結(jié)合。
因為孔50的直徑小于轉(zhuǎn)動工具340的小直徑部分341的直徑，所以結(jié)合是從孔50的位置開始的，這樣可減少凸片28和38的長度。
因為轉(zhuǎn)動工具340的小直徑部分341的較低端(端部)較深地插入到孔50的較低端(端部)，所以在孔50存在情況下，在孔50的較低端無缺陷產(chǎn)生。
圖3示意性的顯示了插入力的變化。I為無孔時的情況，II為在有孔條件下的情況。在轉(zhuǎn)動工具340插入后插入力立即產(chǎn)生較大的變化。插入力的變化將在下文中進行描述。首先，因為轉(zhuǎn)動工具340的小直徑部分341插入到較硬且溫度較低的金屬中，因此，隨著插入的進行插入力增加。之后，伴隨著插入的進行，金屬被軟化，因此插入力降低。之后，因為轉(zhuǎn)動工具340的大直徑部分342的插入而與新部分相接觸，因此插入力增大。之后，伴隨著插入的進行，因為金屬被軟化，因此插入力降低。之后，轉(zhuǎn)動工具340開始移動，插入力再次增加，然后插入力下降至一個常值。當(dāng)轉(zhuǎn)動工具340的大直徑部分342被插入時，結(jié)合部分的鄰近區(qū)域的溫度升高，與轉(zhuǎn)動工具340的大直徑部分342的面積比率相比，插入力不增加。
在本發(fā)明中，如II所示，因為轉(zhuǎn)動工具340的小直徑部分341的插入，插入力減小，插入力的最大值減小。因此，轉(zhuǎn)動工具340的支撐元件可為小型從而降低了成本。此外，支撐板24和34的厚度可變薄。此外，凸片36的厚度及凸片36與支撐板34之間的連接部分的厚度可變薄。因此，此結(jié)構(gòu)體可形成較輕的結(jié)構(gòu)。
此外，即使插入力的最大值沒有降低，由于孔50的存在，與現(xiàn)有技術(shù)相比，用來加寬中空的擠壓成型框架部件20、30之間的結(jié)合部分的間隙的力可變小。由于這個原因，在凸片28和38端部的適當(dāng)?shù)墓潭ê附覹的長度和深度可變小，這樣焊接可容易地實現(xiàn)。此外，上文中敘述的暫時性固定焊接W可利用一種方式來代替，其中凸片28和38可被機械地夾緊。
當(dāng)面板21和31的表面的結(jié)合結(jié)束時，將中空的擠壓成型框架部件20、30反轉(zhuǎn)過來，然后進行與上文相同的暫時性焊接和開孔，然后進行摩擦顫動結(jié)合。最后，凸片28和38被切去。
中空的擠壓成型框架部件20、30具有窗戶210。在具有窗戶形的中空的擠壓成型框架部件20、30被切去之后，在進行摩擦顫動結(jié)合時，凸片28和38就被布置到窗戶210上。這些凸片28和38布置在結(jié)合的始端。孔50配置在凸片28和38上，在進行暫時性固定結(jié)合后進行摩擦顫動結(jié)合。
孔50的形狀可加工成錐形。此外，轉(zhuǎn)動工具340的小直徑部分341插入到孔50的上端，這樣可提供具有較大直徑的孔。大直徑部分的孔50的直徑小于轉(zhuǎn)動工具340的大直徑部分342的直徑。此外，可只對直徑部分提供孔50。另外，也可提供具有較小直徑的多個孔50。
在上面提到的根據(jù)本發(fā)明的實施例中，支撐板與面板31、32是正交的，但是當(dāng)支撐板34由插入力支撐時，支撐板34是可傾斜的。支撐板的形狀無甚區(qū)別。
本發(fā)明的技術(shù)范圍不僅限于權(quán)利要求的每項要求所陳述的內(nèi)容或為解決問題所采用的方法所陳述的內(nèi)容，此外，本發(fā)明的技術(shù)范圍還指本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易將其再現(xiàn)的范圍。
根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)動工具340的插入力可變小且可進行較好的摩擦顫動結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，通過將轉(zhuǎn)動工具插入到一個孔中而開始進行摩擦顫動結(jié)合，所述孔布置在兩個部件的結(jié)合線的端部；然后沿著所述結(jié)合線移動相關(guān)的所述轉(zhuǎn)動工具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，將所述兩個部件裝配到工作臺上之后利用鉆孔裝置在所述兩個部件的抵接部分上開出所述的孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，利用轉(zhuǎn)動工具進行摩擦顫動結(jié)合，所述轉(zhuǎn)動工具的直徑部分大于所述孔的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，利用轉(zhuǎn)動工具進行摩擦顫動結(jié)合，所述轉(zhuǎn)動工具的小直徑部分大于所述孔的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，轉(zhuǎn)動工具的端部深深地插入到所述孔的一定深度中。
6.一種結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，將兩個部件固定到工作臺上；將所述兩個部件的結(jié)合線的起始端焊接在一起；在結(jié)合線的末端一側(cè)而不是在所述焊接部分，從所述轉(zhuǎn)動工具的插入方向上開孔，然后沿著所述結(jié)合線移動相關(guān)的所述轉(zhuǎn)動工具。
7.一種結(jié)構(gòu)體的制造方法，其特征在于，將兩個部件固定到工作臺上；將所述兩個部件的結(jié)合線的起始端焊接在一起；在結(jié)合線的末端一側(cè)而不是在所述焊接部分，從所述轉(zhuǎn)動工具的插入方向上開孔，通過轉(zhuǎn)動所述轉(zhuǎn)動工具而將其插入到所述孔中；然后，沿著所述結(jié)合線移動相關(guān)的所述轉(zhuǎn)動工具。
全文摘要
當(dāng)研究轉(zhuǎn)動工具340的插入力時,可認(rèn)識到在初始插入時插入力較大,當(dāng)摩擦顫動結(jié)合在通常的運行時間時,插入力變小。因此,應(yīng)使在初始插入時插入力變小。在部件20、30進行結(jié)合的位置處即摩擦顫動結(jié)合開始的位置處開啟孔50,在轉(zhuǎn)動工具340插入孔50之后,因為轉(zhuǎn)動工具340開始移動,因此可使插入力降低。
文檔編號B23K20/12GK1275449SQ0011769
公開日2000年12月6日 申請日期2000年5月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月31日
發(fā)明者川崎健, 江角昌邦, 稲佳彥 申請人:株式會社日立制作所