CN101104186A

CN101104186A - 铆接冲头与具备铆接冲头的铆接装置

Info

Publication number: CN101104186A
Application number: CNA2007101278688A
Authority: CN
Inventors: 大岛贵博; 江崎史朗
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2008-01-16
Also published as: JP2008018434A

Abstract

本发明提供一种可延长耐用期限的铆接冲头1，将设有凸出部的部件，与开有大小与上述凸出部大致相同、为上述凸出部***的贯穿孔的部件，在将上述凸出部***上述贯穿孔内时叠合一起，通过塑性变形，让上述凸出部变得比上述贯穿孔内径更大而使两部件接合，尖端面10一边与上述凸出部碰接，一边施加按压力的。在上述尖端面10上，呈放射状地形成有从尖端面10的中心CP向外周边缘PE延伸的具有棱角线11a的多个峰部11，在这些峰部11之间，呈放射状地形成有从尖端面10的中心CP朝外周边缘PE延伸的谷部12。峰部11的棱角线11a，正交于铆接冲头1的中心轴AX，而且位于包含尖端面10的中心CP在内的假想面PL之上。谷部12的底部12a，越靠近外周边缘PE，越从上述假想面PL朝铆接冲头1的基端侧远离。

Description

铆接冲头与具备铆接冲头的铆接装置

技术领域

本发明涉及一种铆接接合多个部件的铆接冲头的形状。

背景技术

众所周知，以往，作为将板材与板材固定的方法，一般都使用铆钉来铆接。也就是说，将开设于两块板材上的贯穿孔对好，并将铆钉榫柱***该贯穿孔内，再用铆接冲头压溃铆钉榫柱的尖端部，接合并固定两块板材(例如，参照专利文献1)。然而，在使用铆钉的铆接方法中，往叠合板材的贯穿孔内穿插铆钉的工作很烦琐。

为此，人们开发了不用铆钉的铆接接合方法。即，如图11(a)所示，在一块板材3上开设贯穿孔31，在另一块板材4上设置其外径大小与贯穿孔31内径大致一样的凸出部41。将凸出部41***贯穿孔31内，从设有凸出部41的板材4一侧，将支承冲头2碰接于凸出部41的内侧及其周边，从开设有贯穿孔31的板材3的一侧，将铆接冲头1碰接凸出部41，以使上述板材3、4夹在一起。然后，用铆接冲头1压溃凸出部41。据此，如图11(b)所示，凸出部41的一部分被按压到外侧。如图12(a)、(b)所示，铆接接合前凸出部41的外径da，要扩径到比贯穿孔31内径D更大的外径db。其结果，通过在凸出部41全周形成的扩径部，即凸缘42，卡接于板材3之贯穿孔31的周边部，可以将设置有凸出部41的板材4固定在开设有贯穿孔31的板材3上。

【专利文献1】日本专利特开平8-290229号公报

铆接接合的强度，受凸出部41变形后重合于贯穿孔31周边部位尺寸的影响。因此，如果凸出部41的外径db，与贯穿孔31的内径D相比没有足够大，则板材3、4之间的固定便有不足之虞。为了确保凸出部41有充分的变形量，铆接冲头1必须给予凸出部41以足够的负荷。然而，越是给凸出部41增大负荷，因反复使用导致的疲劳损伤等原因，铆接冲头1的耐用期限就越短，这一点有待改善。

发明内容

本发明正是鉴于这一实情而做，其目的在于提供一种反复使用导致的疲劳损伤等可减轻、耐用期限可延长的铆接冲头。

以下说明为达到上述目的所采取的方法及其作用效果。

对本发明一种方式的要点叙述如下：将设有凸出部的部件，与开有大小与上述凸出部大致相同、为上述凸出部***的贯穿孔的部件，在将上述凸出部***上述贯穿孔内时叠合一起，通过塑性变形，让上述凸出部变得比上述贯穿孔内径更大而使两部件接合，其特征在于：包括一边与上述凸出部碰接，一边施加按压力的尖端面；在上述尖端面上，形成有正交于上述铆接冲头的中心轴，而且位于包含上述尖端面中心的假想面之上，从上述尖端面中心朝上述尖端面外周边缘呈放射状延伸的具有多条棱角线的多个峰部，或者形成从上述尖端面中心，到上述尖端面的外周边缘呈放射状，越靠近上述外周边缘，越从上述假想面朝上述铆接冲头的基端侧远离的具有多条棱角线的多个峰部；在上述多个的峰部之间，形成有越靠近上述外周边缘，越从上述假想面朝上述铆接冲头的基端侧远离，从上述尖端面的中心到上述外周边缘呈放射状延伸的多个谷部。

按照这一构成，当铆接冲头按压凸出部的时候，受尖端面所形成峰部的作用，凸出部被按压于尖端面所形成的谷部，而且沿着同一谷部被按压到外侧，所以在外侧容易变形。因而，可以减轻对凸出部所施加的负荷，其减少量相当于变形效率提高的那部分，还可以将凸出部压溃得恰到好处。其结果，可望减轻因反复使用导致的铆接冲头的疲劳损伤，并延长铆接冲头的耐用期限。

作为本发明的一实施例，其要点是上述多个峰部及多个谷部均以等间隔形成。

据此构成，可以均匀地按压凸出部，将凸出部压溃得更加恰到好处。

对于本发明另一形式的要点叙述如下：将设有凸出部的部件，与开有大小与上述凸出部大致相同、为上述凸出部***的贯穿孔的部件，在将上述凸出部***上述贯穿孔内时叠合一起，通过塑性变形，让上述凸出部变得比上述贯穿孔内径更大而使两部件接合，其特征在于：包括一边与上述凸出部碰接，一边施加按压力的尖端面；上述尖端面，是以越靠近上述尖端面的外周边缘，越正交于上述尖端面的中心轴，而且越从包含上述尖端面中心在内的假想面朝上述铆接冲头的主体侧远离的方式形成的。

按照这一构成，当铆接冲头按压凸出部的时候，因为沿着尖端面被按压到外侧，所以凸出部在外侧容易变形。因而，可以减轻对凸出部所施加的负荷，其减少量相当于变形效率提高的那部分，还可以将凸出部压溃得恰到好处。其结果，可望减轻因反复使用导致的铆接冲头的疲劳损伤，并延长铆接冲头使用寿命。

对于本发明还有一种形式的要点叙述如下：将设有凸出部的部件，与开有大小与上述凸出部大致相同、为上述凸出部***的贯穿孔的部件，在将上述凸出部***上述贯穿孔内时叠合一起，通过塑性变形，让上述凸出部变得比上述贯穿孔内径更大而使两部件接合，其特征在于：包括一边与上述凸出部碰接，一边施加按压力的尖端面；上述尖端面的外周边缘附近的外侧区域，是以越靠近上述外周边缘，越正交于上述尖端面的中心轴，而且越从包含上述尖端面中心在内的假想面朝上述铆接冲头的主体侧远离的方式形成的；上述尖端面的比上述外周边缘附近更在内侧的内侧区域，是以正交于上述尖端面的中心轴，而且位于包含上述尖端面中心在内的假想面上的方式形成的。

按照这一构成，当铆接冲头按压凸出部的时候，因为比凸出部的外周边缘附近更在内侧的内侧区域，首先被按压到外周边缘附近，然后再于尖端面之内，沿着外周边缘附近，被按压到外侧，所以凸出部在外侧容易变形。因而，可以减轻对凸出部所施加的负荷，其减少量相当于变形效率提高的那部分，还可以将凸出部压溃得恰到好处。其结果，可望减轻因反复使用导致的铆接冲头的疲劳损伤，并延长铆接冲头使用寿命。

使用本发明铆接冲头的铆接装置，具备与上述铆接冲头一起，夹住上述凸出部，并支承上述凸出部的支承冲头。

按照这一构成，因可望减轻因反复使用导致的铆接冲头的疲劳损伤，并延长铆接冲头使用寿命，所以可以减少更换铆接冲头等所花费的时间，成为运转率高的铆接装置。

因此，根据本发明，可以提供一种可望减轻因反复使用导致的疲劳损伤并延长耐用期限的铆接冲头。

附图说明

图1(a)是基于本发明第一实施方式铆接装置的立体图；(b)是图1(a)之铆接装置的剖视图；(c)是采用图1(a)之铆接装置接合而成的板材的剖视图。

图2(a)是图1(a)之铆接装置铆接冲头的仰视图；(b)是图2(a)之铆接冲头的剖视图。

图3是经图2(a)之铆接冲头变形所得凸出部的俯视图。

图4(a)、(b)、(c)分别是第一变更例之铆接冲头的侧视图、仰视图和剖视图。

图5(a)、(b)、(c)分别是第二变更例之铆接冲头的侧视图、仰视图和剖视图。

图6(a)、(b)、(c)分别是第三变更例之铆接冲头的侧视图、仰视图和剖视图。

图7(a)、(b)、(c)分别是第四变更例之铆接冲头的侧视图、仰视图和剖视图。

图8(a)、(b)、(c)分别是第五变更例之铆接冲头的侧视图、仰视图和剖视图。

图9(a)、(b)、(c)分别是第六变更例之铆接冲头的侧视图、仰视图和剖视图。

图10是第七变更例之铆接装置的剖视图。

图11(a)和(b)是表示采用以往铆接装置铆接接合的剖视图。

图12(a)是表示铆接前的贯穿孔和凸出部之直径的图；(b)是表示铆接接合后的贯穿孔和凸出部之直径的图。

具体实施方式

以下，参照图1(a)～(c)和图2(a)、(b)，说明本发明的第一实施方式涉及的铆接冲头及具备这种铆接冲头的铆接装置。

图1(a)、(b)表示铆接接合两块金属板材3、4的铆接装置。该铆接装置包含铆接冲头1和支承冲头2。在第一板材3上，形成有贯穿孔31。在第二板材4上，一体化形成有其外径与贯穿孔31内径大致一样的圆筒状凸出部41。在第一板材3的贯穿孔31内，***第二板材4的凸出部41，在将板材3、4叠合的状态下，设定凸出部41离第二板材4表面的高度，以使凸出部41的尖端部凸出第一板材3的表面。圆柱状的铆接冲头1，与圆柱状的支承冲头2配置在同一轴上。支承冲头2前端的外径，与凸出部41的内径大体一致，籍此，支承冲头2可支承凸出部41的背面。支承冲头2与未予图示的支承台共同支承两块板材3、4。

铆接冲头1，靠未予图示的驱动源驱动，对支承冲头2既可接近，又可远离。铆接冲头1的外径，比凸出部41的外径略大一些。在铆接冲头1的尖端面10上，如图2(a)所示，从中心CP到外周边缘PE范围内，等间隔地形成呈辐射状延伸的多个峰部11。在相邻的峰部11之间，形成有在从中心CP到外周边缘PE的范围内延伸的谷部12。在第一实施方式中，在铆接冲头1的尖端面10上，形成有八个峰部11和八个谷部12。在此情况下，相邻的峰部11的棱角线11a和谷部12的底部12a所成的角度θ1，为22.5度。如图2(b)所示，峰部11的棱角线11a，与铆接冲头1的中心轴AX正交，而且位于包含尖端面10的中心CP在内的假想面PL之上。另外，谷部12的底部12a，从中心CP朝外周边缘PE方向倾斜。在图2(b)的例子中，呈直线性倾斜，即谷部12的底部12a，从尖端面10的中心起，越靠近CP外周边缘PE，就越靠近铆接冲头1的基端侧，也即越远离上述假想面PL。在图2(b)的例子中，在包含铆接冲头1中心轴在内的截面中，同一截面上的谷部12的底部12a之间所成的角度θ2，为150度，因此，各谷部12的底部12a，相对于假想面PL，仅倾斜15度。峰部11的棱角线11a和谷部12的底部12a之间的面，是平坦面。

其次，说明有关铆接接合第一板材3和第二板材4的方法。

首先，将第二板材4的凸出部41***第一板材3的贯穿孔31内，并叠合一起，调节板材3、4之间的位置。在两块板材3、4叠合一起的状态下，以让凸出部41的内部嵌合于支承冲头2的前端的方式，将两块板材3、4放置于未予图示的支承台上。然后使用未予图示的驱动源，将铆接冲头1位移至下方，将凸出部41按压到下方。于是，如图1(c)所示，凸出部41的尖端部，被在尖端面10上形成的峰部11，按压到谷部12，再沿着上述谷部12，被按压到贯穿孔31的外侧。其结果，如图3所示，在凸出部41上，通过铆接冲头1的尖端面10的峰部11的按压，形成八个凹部43。另外，如同并于图1(c)所图示的那样，凸出部41的尖端部，通过在其整个周边进行扩径变形，便在与第一板材3贯穿孔31的周边部紧密接触的状态下形成凸缘42。并且，通过上述凸缘42卡接于第一板材3贯穿孔31的周边部，凸出部41固定于贯穿孔31，便可将设有凸出部41的第二板材4固定在开有贯穿孔31的第一板材3上。

根据第一实施方式，可以获得以下的作用效果。

(1)当铆接冲头1按压板材4的凸出部41的时候，借助在尖端面10上形成的峰部11适当地碰接于凸出部41的尖端部，因为不仅凸出部41在尖端面10形成的谷部12的底部12a被按压，而且还沿着谷部12的底部12a，向外侧被按压而产生变形，所以凸出部41在外侧容易变形。因而，施加于凸出部41的负荷得以减轻，其减少量相对于变形效率提高的那部分，而且，还可以将凸出部41压溃得恰到好处。其结果，可减轻因反复使用导致的铆接冲头1的疲劳损伤，延长铆接冲头1使用期限。

(2)通过以等间隔在尖端面10上形成峰部11和谷部12，可以均匀地按压凸出部41，使得可以更加恰到好处地压溃凸出部41。

(3)由于因反复使用导致的铆接冲头1的疲劳损伤等得以减轻，铆接冲头1的使用期限得以延长，所以铆接冲头1更换的频度降低。因此，铆接装置的运转效率得以提高，其提高的幅度相当于减少更换铆接冲头1所花费时间的程度。

另外，上述实施方式，也可以其适当变更的方式进行实施。

在上述实施方式中，在铆接冲头1尖端面10上，相邻的峰部11的棱角线11a和谷部12的底部12a所成的角度θ1为22.5度，分别形成八个，但并不限于八个，也可以分别将三个以上的峰部11和谷部12，以相等间隔形成。

在上述实施方式中，在铆接冲头1的轴截面上，同一截面上的谷部12的底部12a之间所成的角度θ2按150度形成。但也可以形成在120～170度之间，即，也可以把各谷部12的底部12a和假想面PL之间的角度设定为5～30度。在此，若角度θ2设定在120度以下，因为将尖端面10碰接到凸出部41的时候，尖端面10相对于凸出部41的接触面积太小，所以凸出部41变得难以被按压到外侧，从而施加于凸出部41的负荷必须增加。另外，若角度θ2设定在170度以上，因为尖端面10相对于凸出部41变得大体上平行了，所以凸出部41变得很难被按压到外侧，从而施加于凸出部41的负荷必须增加。

在上述实施方式中，在尖端面10形成的峰部11是按其位于上述假想面PL之上而形成的。不过，也可以将峰部11的棱角线11a按以下方式形成，即与该轴截面上的谷部12的底部12a之间所成角度θ2相比，该轴截面上的峰部11的棱角线11a之间所成的角度更大，成为至180度的范围之内形成。

在上述实施方式中，上述峰部11和谷部12分别都是以彼此等间隔的方式形成的。但是，在使用彼此用铆接接合的板材3、4的时候，在有偏力作用于铆接接合部分的情况下，也可以使峰部11和谷部12之间的间隔各不相同的方式形成，以在能抵抗偏力、维持板材3、4之间接合的方向上，形成一个大的凸缘42。

也可按照下面的方式形成，即，铆接冲头1的尖端面10，越靠近其外周边缘PE，越与尖端面10的中心轴AX正交，而且越从通过尖端面10的中心CP的假想面PL朝铆接冲头1基端侧远离。例如，如图4(c)和图5(c)所示，也可以按照下面的方式形成尖端面10，即，通过形成尖端面10的尖端部的铆接冲头1中心轴AX的A-A截面，变成以直线连接尖端面10的中心CP和外周边缘PE的形状。亦即，尖端面10随着朝其外周边缘PE的方向，一律增加从上述假想面PL远离的程度。具体来说，如图4(a)、(b)所示，尖端面10也可以形成为圆锥状。如图5(a)、(b)所示，尖端面10也可以形成为以多个(八个)平面形成的尖端面10的中心CP为顶点的多角(八角)锥状。另外，如图6(a)、(b)所示，尖端面10也可以形成为以上述中心CP为顶点的曲面形状。也就是说，如图6(c)所示，也可以按照通过形成尖端面10的尖端部的铆接冲头1的中心轴AX的图6(b)的A-A截面，能成为以曲线连接尖端面10的中心CP和外周边缘PE而得到的上述中心CP作为顶点的形状的方式，来形成尖端面10。另外，如图7(a)、(b)所示，尖端面10也可以形成为相对于假想面PL具有多段(二段)斜率的圆锥状。也就是说，如图7(c)所示，把通过形成尖端面10的尖端部的铆接冲头1中心轴AX的图7(b)的A-A截面，做成用两条直线连接尖端面10的中心CP和外周边缘PE，并使上述两条直线，越靠近外周边缘PE，相对于上述假想面PL的倾斜角度变得越大的形状。另外，不限于是两条直线，也可以用三条以上的直线来构成。

还可以按照在尖端面10的外周边缘PE的附近，越靠近外周边缘PE，越正交于铆接冲头1的中心轴AX，而且越向铆接冲头1基端侧远离通过尖端面10的中心CP的假想面PL的方式来形成，也可以按照从尖端面10的外周边缘PE附近向内的内侧，位于跟铆接冲头1的中心轴AX正交的假想面PL上的方式来形成。例如，如图8(a)、(b)所示，圆柱状的铆接冲头1的尖端部，准确地说，在尖端面10的外周边缘PE附近，沿着从上述假想面PL，朝铆接冲头1的基端侧的方向，形成扩径的锥面。也就是说，如图8(c)所示，在通过形成尖端面10的尖端部的铆接冲头1中心轴AX的图8(b)所示A-A截面的尖端面10的外周边缘PE附近，变成用直线连接尖端面10的中央部边缘和外周边缘PE的形状。另外，如图9(a)～(c)所示，在尖端面10的外周边缘PE附近，也可以做成以曲线连接尖端面10的中央部边缘和外周边缘PE的形状。

也可以使峰部11的顶部和谷部12的底部带有圆弧。

在上述实施方式中，说明了将具有贯穿孔31的第一板材3以及具有外径与贯穿孔31的内径大体相同的、中空圆形的凸出部41的第二板材4，叠合铆接的例子。但是，也可以不限于两块板材，而是将在多块板材中的至少一块板材上形成了凸出部41的多块板材，叠合一起进行铆接接合。例如，也可以在把第二板材4的凸出部41，***到两块第一板材3的贯穿孔31的状态下，铆接凸出部41。或者，如图10所示，也可以对形成有凸出部51、有一定厚度的部件(棒和块等)5和板材3进行铆接接合。另外，在图10的例子中，需要适当变更支承冲头2的形状。

即便是使用铆钉的铆接中，也可以使用本发明的铆接冲头1。

Claims

1.一种铆接冲头(1)，将设有凸出部(41)的部件(4)，与开有大小与上述凸出部大致相同、为上述凸出部***的贯穿孔(31)的部件(3)，在将上述凸出部***上述贯穿孔内时叠合一起，通过塑性变形，让上述凸出部变得比上述贯穿孔内径更大而使两部件(3、4)接合，其特征在于：

包括一边与上述凸出部(41)碰接，一边施加按压力的尖端面(10)；

在上述尖端面(10)上，形成有正交于上述铆接冲头的中心轴(AX)，而且位于包含上述尖端面中心(CP)的假想面(PL)之上，从上述尖端面中心(CP)朝上述尖端面外周边缘(PE)呈放射状延伸的具有多条棱角线(11a)的多个峰部(11)，或者形成从上述尖端面中心(CP)，到上述尖端面的外周边缘(PE)呈放射状，越靠近上述外周边缘(PE)，越从上述假想面朝上述铆接冲头的基端侧远离的具有多条棱角线(11a)的多个峰部(11)；

在上述多个的峰部(11)之间，形成有越靠近上述外周边缘(PE)，越从上述假想面(PL)朝上述铆接冲头的基端侧远离，从上述尖端面(10)的中心(CP)到上述外周边缘(PE)呈放射状延伸的多个谷部(12)。

2.根据权利要求1记载的铆接冲头，其特征在于，上述多个峰部和多个谷部，都是以相等间隔形成的。

3.根据权利要求2记载的铆接冲头，其特征在于，上述尖端面，在上述凸出部形成星号形状、或者类似星号形状的凹部。

4.一种铆接冲头(1)，将设有凸出部(41)的部件(4)，与开有大小与上述凸出部大致相同、为上述凸出部***的贯穿孔(31)的部件(3)，在将上述凸出部***上述贯穿孔内时叠合一起，通过塑性变形，让上述凸出部变得比上述贯穿孔内径更大而使两部件接合，其特征在于：

包括一边与上述凸出部碰接，一边施加按压力的尖端面(10)；

上述尖端面(10)，是以越靠近上述尖端面(10)的外周边缘(PE)，越正交于上述尖端面的中心轴(AX)，而且越从包含上述尖端面中心(CP)在内的假想面(PL)朝上述铆接冲头的主体侧远离的方式形成的。

5.根据权利要求4记载的铆接冲头，其特征在于，通过形成上述尖端面的尖端部的上述铆接冲头中心轴(AX)的截面，呈以直线连接上述尖端面的中心(CP)和上述外周边缘(PE)的形状。

6.根据权利要求4记载的铆接冲头，其特征在于，通过形成上述尖端面的尖端部的上述铆接冲头中心轴(AX)的截面，呈以曲线连接上述尖端面中心(CP)和上述外周边缘(PE)的、并以上述中心(CP)作为顶点的形状。

7.根据权利要求4记载的铆接冲头，其特征在于，通过形成上述尖端面的尖端部的上述铆接冲头中心轴(AX)的截面，将上述尖端面中心(CP)和上述外周边缘(PE)以多条直线连接，上述多条直线，越靠近上述外周边缘(PE)，相对于上述假想面(PL)的角度变得越大。

8.根据权利要求4记载的铆接冲头，其特征在于，具有圆锥状或者角锥状的尖端。

9.根据权利要求4记载的铆接冲头，其特征在于，上述尖端面为凸曲面。

10.根据权利要求4记载的铆接冲头，其特征在于，上述尖端面由相对于上述中心轴以第一角度倾斜的第一斜面和相对于上述中心轴以不同于上述第一角度的第二角度倾斜的第二斜面所构成。

11.一种铆接冲头，将设有凸出部的部件，与开有大小与上述凸出部大致相同、为上述凸出部***的贯穿孔的部件，在将上述凸出部***上述贯穿孔内时叠合一起，通过塑性变形，让上述凸出部变得比上述贯穿孔内径更大而使两部件接合，其特征在于：

上述尖端面的外周边缘(PE)附近的外侧区域，是以越靠近上述外周边缘(PE)，越正交于上述尖端面的中心轴(AX)，而且越从包含上述尖端面中心(CP)在内的假想面(PL)朝上述铆接冲头的主体侧远离的方式形成的；

上述尖端面的比上述外周边缘(PE)附近更在内侧的内侧区域，是以正交于上述尖端面的中心轴(AX)，而且位于包含上述尖端面中心(CP)在内的假想面(PL)上的方式形成的。

12.根据权利要求11记载的铆接冲头，其特征在于，上述尖端面由包含上述中心在内、与上述假想面在一个面上的内侧平坦面和连接上述内侧平坦面和上述外周边缘的外侧倾斜面所构成。

13.根据权利要求11记载的铆接冲头，其特征在于，上述尖端面由包含上述中心在内、与上述假想面在一个面上的内侧平坦面和平滑连接上述内侧平坦面和上述外周边缘的外侧凸曲面所构成。

14.一种铆接装置，其特征在于，包括根据权利要求1～13中的任意一项所记载的铆接冲头；和

支承冲头(2)，其为支承上述凸出部，通过与上述铆接冲头一起夹住和按压上述凸出部，而将上述凸出部压溃的冲头(2)。