一種碳纖維與輕質(zhì)合金的連接方法及沖孔翻孔模具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳纖維與輕質(zhì)合金的連接方法及沖孔翻孔模具，其首先按照碳纖維板上的預(yù)定位置，采用脈沖激光器進行振鏡掃描完成碳纖維板孔的制作；之后采用沖孔翻孔模具在輕質(zhì)合金板上制作帶孔凸臺；最后將輕質(zhì)合金板的帶孔凸臺穿入碳纖維板孔中，進行沖壓翻邊完成碳纖維板與輕質(zhì)合金板二者之間的鉚接。本發(fā)明不使用鉚釘，不破壞鍍層，不發(fā)熱，不發(fā)光，鉚接設(shè)備和模具可以重復(fù)使用，完全適應(yīng)了現(xiàn)代化工業(yè)對連接加工過程自動化的要求。將連接之后的板材用于車身制造，極大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，而且不額外增加車身重量，這對汽車輕量化有著重要意義。
【專利說明】
一種碳纖維與輕質(zhì)合金的連接方法及沖孔翻孔模具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及汽車領(lǐng)域，尤其是涉及一種碳纖維與輕質(zhì)合金的連接方法及沖孔翻孔模具。
【背景技術(shù)】
[0002]由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車輕量化已成為世界汽車發(fā)展的潮流。實施汽車輕量化的主要材料有輕質(zhì)合金(如鋁合金、鎂合金、鋁鎂合金等)、碳纖維、高強度鋼、工程塑料等，主要用來改造車身結(jié)構(gòu)和替代車身材料。
[0003]輕質(zhì)合金由于密度小、比強度和比剛度高，在汽車中已經(jīng)得到較廣泛應(yīng)用。碳纖維材料具備低密度、高強度等性能，因此也備受汽車行業(yè)的青睞。碳纖維屬于非金屬，沒有固定熔點，導(dǎo)致無法使用常規(guī)的熔化方法，如電弧焊接、電阻焊接等;碳纖維又表現(xiàn)出脆性大、強度高、硬度高，機械鉆削加工也困難，所以碳纖維與其它材料連接成為碳纖維推廣應(yīng)用的一個瓶頸問題。
[0004]碳纖維復(fù)合材料與輕質(zhì)合金的連接在汽車制造中應(yīng)用是汽車輕量化發(fā)展的趨勢。因此，對輕質(zhì)合金與碳纖維的連接進行研究具有很大的現(xiàn)實意義和應(yīng)用前景。
[0005]目前輕質(zhì)合金與碳纖維的連接方式主要是膠接和鉚接。采用膠接技術(shù)所使用的粘合劑的壽命是有限的，隨著粘合劑的老化，連接處的強度將大大降低，目前尚無可靠的檢驗方法。在其它行業(yè)，如電梯行業(yè)，證實粘合劑的壽命在6年左右，這對汽車行業(yè)是不可接受的。碳纖維復(fù)合材料屬于脆性材料，機械連接會產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成多種形式的失效，需要充分考慮復(fù)合材料連接部位的力學(xué)分布情況、設(shè)計連接位置及強度;另外碳纖維具有導(dǎo)電性能，與金屬部件連接會產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，造成結(jié)構(gòu)失效。目前采用的鉚接都是傳統(tǒng)的有鉚釘鉚接，生產(chǎn)效率低，增加車身的重量，不適合汽車的大批量、高效率生產(chǎn)。所以，急需找尋一種快捷、高效、安全、優(yōu)質(zhì)的新型輕質(zhì)合金與碳纖維的連接方式。
[0006]關(guān)于碳纖維與金屬材料的連接方法，公開號為CN102658368的發(fā)明專利為了解決傳統(tǒng)焊接方法整體加熱溫度高導(dǎo)致增強碳纖維與鋁之間發(fā)生嚴重的界面反應(yīng)、惡化母材性能的問題，而提供一種連接碳纖維增強鋁基復(fù)合材料與金屬的方法。該方法是首先稱取鋁粉和氧化銅粉混合，將混合物球磨后得到混合粉末，然后將混合粉末制成相對密度為60 % -80 %且厚度為l-3mm的中間層，密封保存，最后將中間層置于碳纖維增強鋁基復(fù)合材料與金屬之間裝配成“三明治”，在壓力為5MPa的條件下，加熱至500°C，并保溫5到10分鐘，隨爐冷卻至室溫。該發(fā)明在500°C即可實現(xiàn)碳纖維增強鋁基復(fù)合材料與金屬的連接，接頭強度可達50.7MPa。但是該方法操作步驟較繁瑣，對材料的配置要求嚴格，而且要在真空條件下進行加壓加熱，成本較大。
[0007]公開號為CN103332610 A的專利申請?zhí)岢鲆环N碳纖維復(fù)合材料臂架端部的連接結(jié)構(gòu)，其采用金屬內(nèi)層在內(nèi)、碳纖維增強層居中、金屬外板在外的這種金屬材料與碳纖維材料之間依次粘接相連，金屬內(nèi)層與金屬外板之間焊接相連的三明治結(jié)構(gòu)形式，所述金屬內(nèi)層由金屬長管、兩個金屬短管和框架組成，框架一端為方框體，另一端為U形接頭，所述方框體和U形接頭之間設(shè)有弧形加強襯板;在U形接頭處設(shè)有兩個鉸鏈孔，其中一個鉸鏈孔是由一根穿過且與U形接頭相連的金屬長管構(gòu)成，另一個鉸鏈孔是由分別與U形接頭兩側(cè)相連的兩個金屬短管構(gòu)成。由于該連接結(jié)構(gòu)采用了金屬內(nèi)層在內(nèi)、碳纖維增強層居中和金屬外板在外的這種三明治結(jié)構(gòu)形式，碳纖維復(fù)合材料臂架連接端通過鉸鏈與驅(qū)動元件和其它部件連接，工作過程中鉸鏈孔長期處于交變載荷的作用，鉸鏈孔與碳纖維臂架的連接處容易發(fā)生破壞。該連接結(jié)構(gòu)增強了金屬材料與碳纖維復(fù)合材料之間連接強度，使兩個鉸鏈孔處傳遞過來的交變載荷能夠均勻、平滑地傳遞到碳纖維復(fù)合材料臂架上，解決了臂架端部鉸接處金屬材料與碳纖維復(fù)合材料之間連接強度弱容易發(fā)生破壞的問題。但是本專利采用的連接方法仍然是膠接，具有膠接技術(shù)自身的缺點。
[0008]公開號為CN103386593 A的“一種碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料與金屬的連接方法”解決了傳統(tǒng)連接碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料與金屬材料連接的方法中存在沖擊、干涉量不均勻而導(dǎo)致連接結(jié)構(gòu)疲勞壽命低，疲勞壽命增益效果差的技術(shù)問題。該專利申請的連接方法如下:一、制備鑄錠;二、拉伸TiNiNb合金連接緊固件;三、碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料與金屬的連接。該方法可以應(yīng)用于碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料與金屬的連接，但是該方法制備鑄錠的步驟繁瑣、條件苛刻、導(dǎo)致整個生產(chǎn)效率低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一個目的是針對采用現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)致連接件的壽命短、生產(chǎn)效率低下的技術(shù)問題，提供一種碳纖維與輕質(zhì)合金的連接方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)碳纖維與輕質(zhì)合金的無鉚釘沖壓鉚接，不僅能夠提高連接件的整體壽命，而且制作工藝簡單，提高了整個連接件的生產(chǎn)效率。
[0010]本發(fā)明的另一目的是提供一種沖孔翻孔模具，其能夠在輕質(zhì)合金板上形成帶孔凸臺，為實現(xiàn)碳纖維與輕質(zhì)合金的無鉚釘沖壓鉚接打下前期基礎(chǔ)。
[0011]本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0012]本發(fā)明提供一種碳纖維與輕質(zhì)合金的連接方法，其包括:
[0013]A、按照碳纖維板上的預(yù)定位置，采用脈沖激光器進行振鏡掃描完成碳纖維板孔的制作；
[0014]B、采用沖孔翻孔模具對輕質(zhì)合金板進行沖孔翻孔操作，在輕質(zhì)合金板上形成帶孔凸臺；所述凸臺的外徑尺寸略小于所述碳纖維板孔的內(nèi)徑;所述凸臺的高度大于所述碳纖維板孔的高度；
[0015]C、將所述碳纖維板孔與所述輕質(zhì)合金板上的帶孔凸臺的中心線重合，將所述輕質(zhì)合金板的帶孔凸臺穿過所述碳纖維板孔，對所述輕質(zhì)合金板的凸臺進行沖壓翻邊，完成碳纖維板與輕質(zhì)合金板二者之間的鉚接。
[0016]更進一步地，所述脈沖激光器為短脈沖激光器。
[0017]更進一步地，所述短脈沖激光器包括納秒脈沖激光器或皮秒脈沖激光器。
[0018]更進一步地，所述步驟A的過程包括:
[0019]步驟SlOl，裝夾好待打孔的碳纖維板；
[0020]步驟S102，打開激光器的電源，根據(jù)對碳纖維板打孔的工藝需求，設(shè)置激光器參數(shù)，參數(shù)包括激光器輸出功率、重復(fù)頻率和焦點位置；
[0021]步驟S103，開啟激光器引導(dǎo)光開關(guān)，使激光器發(fā)出引導(dǎo)紅光，調(diào)節(jié)三維數(shù)控移動平臺位置，使引導(dǎo)紅光照射到碳纖維板的預(yù)打孔位置；
[0022]步驟S104，保持對碳纖維板的預(yù)打孔位置吹氣，并且通過激光器振鏡掃描，使得激光器焦點位置對準碳纖維板的預(yù)定位置后開始打孔，完成碳纖維板孔的制作。
[0023]更進一步地，所述碳纖維板厚度是lmm-3mm，碳纖維板孔的孔徑是和/或，所述輕質(zhì)合金板的厚度為
[0024]本發(fā)明還提供一種沖孔翻孔模具，其包括:
[0025]下模座、凸凹模固定板、翻孔凹模、上模座、推桿、模柄、打桿、沖孔凸模、推板、墊板、推件塊和沖孔翻孔凸凹模；
[0026]所述下模座設(shè)有排料孔；
[0027]所述沖孔翻孔凸凹模由凸凹模固定板固定在所述下模座的上方，其為中空結(jié)構(gòu)，且其中空部分下端與所述下模座的排料孔相通，中空部分的上端通過通孔使沖孔凸模穿入并能上下移動；
[0028]所述沖孔凸模的上端受墊板限制；下端穿過推件塊，并正對沖孔翻孔凸凹模的通孔；
[0029]推件塊的空心軸部分在翻孔凹模內(nèi)上下移動;推件塊上端通過推桿與推板相連；
[0030]推板與打桿固連，且所述打桿穿過上模座的中心孔與模柄相連。
[0031 ]更進一步地，所述沖孔翻孔模具還包括:
[0032]橡膠板；
[0033]所述橡膠板設(shè)置通孔;所述沖孔翻孔凸凹模的上部部分穿過該橡膠板的通孔。
[0034]更進一步地，所述沖孔翻孔模具還包括:
[0035]定位板；
[0036]所述定位板設(shè)置通孔;所述沖孔翻孔凸凹模的上部部分穿過該定位板的通孔。
[0037]更進一步地，所述沖孔翻孔模具還包括:
[0038]連接在所述墊板下方的沖孔凸模固定板；
[0039]所述沖孔凸模固定板設(shè)有第一凹槽和連通孔;所述沖孔凸模的上端頭部放置在第一凹槽內(nèi)；所述沖孔凸模的下端穿過所述連通孔并延伸到推件塊內(nèi)。
[0040]更進一步地，所述墊板和沖孔凸模固定板中有滑道，所述推桿能夠從該滑道中上下移動。
[0041]由上述本發(fā)明的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有如下技術(shù)效果:
[0042]本發(fā)明采用激光器結(jié)合激光振鏡掃描實現(xiàn)在碳纖維板上打孔，效率高，打孔效果好；
[0043]本發(fā)明提出的沖壓鉚接方法不使用鉚釘，不破壞鍍層，不發(fā)熱，不發(fā)光，其聯(lián)接強度可進行無損檢測，這是無鉚釘鉚接獨具的質(zhì)量檢測方法，完全適應(yīng)了現(xiàn)代化工業(yè)對聯(lián)接加工過程自動化的要求。極大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。而且不額外增加車身重量，這對汽車輕量化有著重要意義；
[0044]本發(fā)明通過先對碳纖維板激光制孔和在沖孔翻孔模具里對輕質(zhì)合金板沖孔且形成凸臺，再使用沖壓翻邊模具實現(xiàn)碳纖維與輕質(zhì)合金的無鉚釘鉚接，得到的連接件外形美觀，連接強度高；
[0045]本發(fā)明操作方便簡單，沖壓翻邊模具和沖孔翻孔模具可以重復(fù)使用。
【附圖說明】
[0046]圖1為本發(fā)明的實施流程圖；
[0047]圖2是采用短脈沖激光振鏡掃描對碳纖維板打孔示意圖；
[0048]圖3是碳纖維板采用短脈沖激光振鏡掃描打孔后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖4是使用沖孔翻孔模具進行沖孔翻孔操作后形成的輕質(zhì)合金板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖5為本發(fā)明中對碳纖維板與輕質(zhì)合金板進行沖壓翻邊鉚接之后的結(jié)構(gòu)示意圖；[0051 ]圖6為沖孔翻孔模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0052]附圖中:
[0053]31-碳纖維板，32-輕質(zhì)合金板，33-激光器，311-碳纖維板孔，321-輕質(zhì)合金板帶孔凸臺。
【具體實施方式】
[0054]本申請文件中的上、下、左、右、前和后等方位用語是基于附圖所示的位置關(guān)系而建立的。附圖不同，則相應(yīng)的位置關(guān)系也有可能隨之發(fā)生變化，故不能以此理解為對保護范圍的限定。
[0055]以下將結(jié)合附圖1-6對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。
[0056]本發(fā)明提供一種碳纖維與輕質(zhì)合金的連接方法，其實施流程如圖1所示，包括:步驟A，采用短脈沖激光振鏡掃描在碳纖維板上制孔;步驟B，使用沖孔翻孔模具對輕質(zhì)合金板上進行沖孔翻孔，在輕質(zhì)合金板上形成帶孔凸臺；所述凸臺的高度大于所述碳纖維板孔的高度，所述凸臺的外徑略小于碳纖維板孔直徑;步驟C，將輕質(zhì)合金板上的帶孔凸臺穿入碳纖維板孔中，對輕質(zhì)合金板的凸臺進行沖壓翻邊完成二者之間的鉚接。具體實現(xiàn)包括如下步驟:
[0057]步驟SlOl，裝夾好待打孔的碳纖維板。
[0058]在三維數(shù)控移動平臺上的夾具上裝夾好待打孔的碳纖維板。
[0059]步驟S102，打開激光器的電源，根據(jù)對碳纖維板打孔的工藝需求，設(shè)置激光器參數(shù)，參數(shù)包括激光器輸出功率、重復(fù)頻率和焦點位置。
[0060]上述激光器為短脈沖皮秒激光器。該短脈沖激光器可以為納秒脈沖激光器，也可以為皮秒脈沖激光器。
[0061 ]碳纖維復(fù)合材料屬于難加工材料，其脆性大、強度高、硬度大。而采用脈沖激光器制孔速度快、效率高，無殘余機械應(yīng)力，無工具磨損，無加工缺陷。脈沖激光器的脈沖寬度決定了能量作用于材料的時間，納秒脈沖激光器或皮秒脈沖激光器脈沖短到可以快速汽化材料，熱量不會轉(zhuǎn)移到周圍材料上，幾乎不產(chǎn)生任何熱效應(yīng)和機械殘余應(yīng)力效應(yīng)。因此本發(fā)明實現(xiàn)了對材料無選擇且無熱影響的加工，這大大提高碳纖維連接疲勞強度和可靠性。
[0062]步驟S103，開啟激光器33引導(dǎo)光開關(guān)，使激光器發(fā)出引導(dǎo)紅光，調(diào)節(jié)三維數(shù)控移動平臺位置，使引導(dǎo)紅光照射到碳纖維板31的預(yù)打孔位置，如圖2所示。
[0063]步驟S104，保持對碳纖維板的預(yù)打孔位置吹氣，并且通過激光器振鏡掃描，使得激光器焦點位置對準碳纖維板的預(yù)定位置后開始打孔。形成如圖3所示的碳纖維板結(jié)構(gòu)。
[0064]對碳纖維板的預(yù)打孔位置吹氣前，需要先開啟吹氣閥門，設(shè)置輔助吹氣壓力，打開空壓機和保護氣瓶的氣閥。
[0005]上述碳纖維板厚度是lmm-3mm，碳纖維板孔311的孔徑是71111]1-91]11]1。優(yōu)選地，碳纖維板厚度是2mm，碳纖維板孔311的孔徑是8mm。
[0066]步驟S105，將輕質(zhì)合金板放入沖孔翻孔模具中并對其進行沖孔翻孔操作，形成如圖4所示的輕質(zhì)合金板結(jié)構(gòu)，即在輕質(zhì)合金板32上形成帶孔的凸臺321。
[0067]上述輕質(zhì)合金板的厚度為lmm-3mm，優(yōu)選為2mm。該輕質(zhì)合金板上凸臺的高度大于碳纖維板孔311的高度，能夠保證后續(xù)能夠翻邊;輕質(zhì)合金板孔321所在凸臺的外徑略小于碳纖維板孔311的孔徑，高度大于碳纖維板孔11的高度。
[0068]步驟S106，將已經(jīng)制好孔的碳纖維板和已經(jīng)沖孔翻孔完成的輕質(zhì)合金板放入翻邊模具中，完成輕質(zhì)合金板與碳纖維板的鉚接。
[0069]在操作此步驟時，將已打好孔的碳纖維板置于已經(jīng)形成帶孔凸臺的輕質(zhì)合金板之上，使得碳纖維板孔311的中心線與輕質(zhì)合金板的帶孔凸臺321的中心線對齊，保證帶有輕質(zhì)合金板的帶孔凸臺321能夠穿入到碳纖維板孔311中且高出一小部分，之后通過沖壓翻邊模具完成輕質(zhì)合金板與碳纖維板之間的鉚接。鉚接完成之后的結(jié)構(gòu)如圖5所示。
[0070]上述步驟S105中的沖孔翻孔模具的結(jié)構(gòu)圖6所示，其包括:下模座1、凸凹模固定板
2、橡膠板3、定位板4、翻孔凹模5、沖孔凸模固定板6、上模座7、推桿8、模柄9、打桿10、沖孔凸模11、推板12、墊板13、推件塊14、沖翻孔工件15、沖孔翻孔凸凹模16。
[0071]沖孔翻孔凸凹模16由凸凹模固定板2固定在下模座I的上方，其為中空結(jié)構(gòu)，且其中空部分下端與下模座I的排料孔相通，中空部分的上端通過通孔使沖孔凸模11穿入并能上下移動;沖孔凸模11的上端受墊板13限制；下端穿過推件塊14，并正對沖孔翻孔凸凹模16的通孔;推件塊14的空心軸部分在翻孔凹模5內(nèi)上下移動;推件塊14上端通過推桿8與推板12相連;推板12與打桿10固連，且所述打桿10穿過上模座7的中心孔與模柄9相連。具體結(jié)構(gòu)如下:
[0072]下模座I設(shè)有排料孔，便于沖孔過程中廢料的排出；
[0073]沖孔翻孔凸凹模16設(shè)置在下模座I的上方，其為內(nèi)部中空的“凸”型結(jié)構(gòu)，且中空部分的下端與下模座I的排料孔相通，中空部分的上端通過通孔使沖孔凸模11穿入并能上下移動，以便實現(xiàn)工件的沖孔。
[0074]上述沖孔翻孔凸凹模16由凸凹模固定板2固定。具體該凸凹模固定板2上設(shè)有沉孔，其中上述沖孔翻孔凸凹模16下端大尺寸部分放置在凸凹模固定板2的沉孔的大孔徑部分。凸凹模固定板2通過緊固件固定于上述下模座I上。
[0075]為了緩沖受力，還可以在凸凹模固定板2上部為設(shè)置橡膠板3。上述橡膠板3設(shè)置通孔;上述沖孔翻孔凸凹模16的上部部分穿過該橡膠板3的通孔。
[0076]為了實現(xiàn)沖孔翻孔凸凹模16的更好定位，還可以在上述凸凹模固定板2上部設(shè)置定位板4。上述定位板4上設(shè)置通孔;上述沖孔翻孔凸凹模16的上部部分穿過該定位板4的通孔。該定位板4的厚度取決于待加工的沖翻孔工件15需要得到的凸臺高度:需求高的凸臺時，定位板4的厚度就薄一些;需求低凸臺時，定位板4的厚度就厚一些。
[0077]模柄9底部設(shè)有耳板，其中心設(shè)有通孔。上模座7的一面設(shè)置有凹槽，且有中心孔與該凹槽相貫通。該上模座7的凹槽用于放置推板12。
[0078]打桿10穿過上模座7的中心孔，上端與模柄9相連，下端與放置在上模座7凹槽中的推板12相連。推板12通過推桿8與推件塊14相連。沖孔凸模固定板6與墊板13中間有滑道(該滑道可以是孔，也可以是溝槽。)，推桿8能夠從該滑道中上下移動。通過這樣的結(jié)構(gòu)，推板12可隨著打桿10在上模座板7內(nèi)上下運動。
[0079]為了更好的限制沖孔凸模11的上面位置，本實施例中還可以包括沖孔凸模固定板
6。該沖孔凸模固定板6設(shè)有第一凹槽、第二凹槽和連通二者的連通孔。第一凹槽的截面尺寸小于第二凹槽。沖孔凸模11的頭部放置在第一凹槽內(nèi)，軸部依次穿過沖孔凸模固定板6的連通孔、推件塊14，并正對沖孔翻孔凸凹模16的通孔。推件塊14包括空心軸和設(shè)置空心軸一端額的法蘭;推件塊14的法蘭部分設(shè)置在沖孔凸模固定板6的第二凹槽內(nèi)，推件塊14的空心軸部分設(shè)置在位于沖孔凸模固定板6下方的翻孔凹模5的中心通道內(nèi)并能沿著該中心通道上下移動。通過這樣的結(jié)構(gòu)，推件塊14可在翻孔凹模5內(nèi)上下移動。
[0080]上述沖孔翻孔模具的工作原理如下:
[0081]將沖翻孔工件15(如鋁合金板)放在定位板4上，此時推板12在最低位置。操作模柄9，使其推動上模座7往下運動，隨著上模座7向下移動，墊板13、沖孔凸模固定板6、翻孔凹模5也相繼向下移動，進而帶動打桿10、推桿8、推件塊14同時往下運動，直到翻孔凹模5、推件塊14、沖孔凸模11與沖翻孔工件15上表面接觸。
[0082]模柄9繼續(xù)推動上模座7繼續(xù)往下運動，沖翻孔工件15與沖孔翻孔凸凹模16接觸的部分受到被沖孔翻孔凸凹模16向上的作用力，但是沖孔翻孔凸凹模16中間通孔部分沒有受到向上的作用力，而且隨著沖孔凸模11被下移的上模座7、墊板13、沖孔凸模固定板6帶動繼續(xù)下移，進而推動沖孔凸模11穿透上述沖翻孔工件15而落入沖孔翻孔凸凹模16中間通孔內(nèi)，從而實現(xiàn)沖翻孔工件15的沖孔。
[0083 ]翻孔凹模5繼續(xù)往下運動，此時沖孔翻孔凸凹模16作為凸模，沖翻孔工件15與沖孔翻孔凸凹模16接觸的部分受到?jīng)_孔翻孔凸凹模16向上的作用力，推動推件塊14向上移動并通過推桿8帶動推板12向上移動直至推板12的上面受到上模座7的限制，在此運行過程中，使得沖翻孔工件15與沖孔翻孔凸凹模16接觸的部分向上翻起，形成凸臺，從而完成該沖翻孔工件15的翻孔工序，最后形成如圖2所示的板材結(jié)構(gòu)。
[0084]上述實施例中，巧妙利用沖孔翻孔凸凹模16，實現(xiàn)了沖孔、翻孔的同時完成。沖孔翻孔凸凹模16在翻孔過程中是凸模，在沖孔過程中是凹模，一個零件可以做兩個用途，大大減少t旲具的復(fù)雜性，且完成沖孔之后繼續(xù)進彳丁翻孔，提尚生廣效率。
[0085]上述沖孔翻孔模具中，也可以不包括:橡膠板3。
[0086]上述沖孔翻孔模具中，也可以不包括:定位板4。
[0087]上述沖孔翻孔模具中，也可以不包括:連接在墊板13下方的沖孔凸模固定板6。這種情況下僅僅靠墊板13來控制沖孔凸模11的上面位置和引導(dǎo)推桿8的移動。
[0088]由上述本發(fā)明的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明不使用鉚釘，不破壞鍍層，不發(fā)熱，不發(fā)光，鉚接設(shè)備和模具可以重復(fù)使用，完全適應(yīng)了現(xiàn)代化工業(yè)對連接加工過程自動化的要求。將連接之后的板材用于車身制造，極大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，而且不額外增加車身重量，這對汽車輕量化有著重要意義
[0089]雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但實施例并不限定本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，所做的任何等效變化或潤飾，同樣屬于本發(fā)明之保護范圍。因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以本申請的權(quán)利要求所界定的內(nèi)容為標準。
【主權(quán)項】
1.一種碳纖維與輕質(zhì)合金的連接方法，其特征在于，所述碳纖維與輕質(zhì)合金的連接方法包括: A、按照碳纖維板上的預(yù)定位置，采用脈沖激光器進行振鏡掃描完成碳纖維板孔的制作； B、采用沖孔翻孔模具對輕質(zhì)合金板進行沖孔翻孔操作，在輕質(zhì)合金板上形成帶孔凸臺；所述凸臺的外徑尺寸略小于所述碳纖維板孔的內(nèi)徑;所述凸臺的高度大于所述碳纖維板孔的高度； C、將所述碳纖維板孔與所述輕質(zhì)合金板上的帶孔凸臺的中心線重合，將所述輕質(zhì)合金板的帶孔凸臺穿過所述碳纖維板孔，對所述輕質(zhì)合金板的凸臺進行沖壓翻邊，完成碳纖維板與輕質(zhì)合金板二者之間的鉚接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維與輕質(zhì)合金的連接方法，其特征在于，所述脈沖激光器為短脈沖激光器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳纖維與輕質(zhì)合金的連接方法，其特征在于，所述短脈沖激光器包括納秒脈沖激光器或皮秒脈沖激光器。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的碳纖維與輕質(zhì)合金的連接方法，其特征在于，所述步驟A的過程包括: 步驟SlOl，裝夾好待打孔的碳纖維板； 步驟S102，打開激光器的電源，根據(jù)對碳纖維板打孔的工藝需求，設(shè)置激光器參數(shù)，參數(shù)包括激光器輸出功率、重復(fù)頻率和焦點位置； 步驟S103，開啟激光器引導(dǎo)光開關(guān)，使激光器發(fā)出引導(dǎo)紅光，調(diào)節(jié)三維數(shù)控移動平臺位置，使引導(dǎo)紅光照射到碳纖維板的預(yù)打孔位置； 步驟S104，保持對碳纖維板的預(yù)打孔位置吹氣，并且通過激光器振鏡掃描，使得激光器焦點位置對準碳纖維板的預(yù)定位置后開始打孔，完成碳纖維板孔的制作。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳纖維與輕質(zhì)合金的連接方法，其特征在于，所述碳纖維板厚度是lmm-3mm，碳纖維板孔的孔徑是和/或，所述輕質(zhì)合金板的厚度為lmm-3mm。6.—種應(yīng)用在所述權(quán)利要求1至5任意一項所述一種碳纖維與輕質(zhì)合金的連接方法的沖孔翻孔模具，其特征在于，所述沖孔翻孔模具包括: 下模座(I)、凸凹模固定板(2)、翻孔凹模(5)、上模座(7)、推桿(8)、模柄(9)、打桿(10)、沖孔凸模(11)、推板(⑵、墊板(13)、推件塊(14)和沖孔翻孔凸凹模(16); 所述下模座(I)設(shè)有排料孔； 所述沖孔翻孔凸凹模(16)由凸凹模固定板(2)固定在所述下模座(I)的上方，其為中空結(jié)構(gòu)，且其中空部分下端與所述下模座(I)的排料孔相通，中空部分的上端通過通孔使沖孔凸模(11)穿入并能上下移動； 所述沖孔凸模(11)的上端受墊板(13)限制；下端穿過推件塊(14)，并正對沖孔翻孔凸凹模(16)的通孔； 推件塊(14)的空心軸部分在翻孔凹模(5)內(nèi)上下移動;推件塊(14)上端通過推桿(8)與推板(12)相連； 推板(12)與打桿(10)固連，且所述打桿(10)穿過上模座(7)的中心孔與模柄(9)相連。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沖孔翻孔模具，其特征在于，所述沖孔翻孔模具還包括: 橡膠板(3); 所述橡膠板(3)設(shè)置通孔;所述沖孔翻孔凸凹模(16)的上部部分穿過該橡膠板(3)的通孔。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的沖孔翻孔模具，其特征在于，所述沖孔翻孔模具還包括: 定位板(4); 所述定位板(4)設(shè)置通孔;所述沖孔翻孔凸凹模(16)的上部部分穿過該定位板(4)的通孔。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的沖孔翻孔模具，其特征在于，所述沖孔翻孔模具還包括: 連接在所述墊板(13)下方的沖孔凸模固定板(6); 所述沖孔凸模固定板(6)設(shè)有第一凹槽和連通孔;所述沖孔凸模(11)的上端頭部放置在第一凹槽內(nèi)；所述沖孔凸模(11)的下端穿過所述連通孔并延伸到推件塊(14)內(nèi)。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的沖孔翻孔模具，其特征在于，所述墊板(13)和沖孔凸模固定板(6)中有滑道，所述推桿(8)能夠從該滑道中上下移動。
【文檔編號】B21D37/10GK105855383SQ201610207520
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月6日
【發(fā)明人】陳根余, 張焱, 蔣翼, 周逸凡, 鐘沛新, 毛帥, 陳飛
【申請人】湖南大學(xué)