异种材料板材的连接结构及连接工艺的制作方法

1.本发明涉及不同材料的连接领域，特别涉及一种异种材料板材的连接结构及连接工艺。


背景技术：

2.伴随着安全、环保、节能的汽车发展的大趋势，车身的用材也由传统的钢制车身，逐渐向钢铝混合车身，并进一步向钢/铝/复合材料混合车身转化。车身结构用材的变化，必然伴随着连接技术的需求，传统的钢与钢连接主要采用钢电阻点焊技术，铝与铝连接主要采用铝电阻点焊技术，钢铝连接主要采用spr自冲铆接以及fds自攻螺钉连接技术。
3.随着复合材料的发展，车身用材向钢/铝/复合材料混合车身转化。目前，钢/铝等金属与复合材料如碳纤复合材料/smc复合材料之间的连接存在的技术难点是，由于进行连接的两种材料存在着材料物理性能差别大，无法采用电阻点焊、激光焊等传统焊接技术进行连接。


技术实现要素：

4.为此，本发明为应对钢/铝等金属与复合材料如碳纤复合材料/smc复合材料之间的连接需求，提供了一种金属与复合材料之间的异种材料板材的连接结构以及其连接工艺。
5.针对上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
6.一种异种材料板材的连接结构，其包括：第一板体，所述第一板体由第一材料制成，所述第一板体设有第一开孔；第二板体，所述第二板体由第二材料制成，所述第二板体设有第一凸起，所述第一凸起从所述第一板体的第一侧板面穿过所述第一开孔，直至抵接于所述第一板体的第二侧板面上。
7.本发明的部分实施方式中，所述第一凸起一体成型于所述第二板体上，其包括位于所述第一开孔内的环形套部以及抵接于所述第一板体的第二侧板面上的钩挂盖部。
8.本发明的部分实施方式中，所述钩挂盖部成型为平板结构或弧形板结构。
9.本发明的部分实施方式中，所述第一板体为复合材料板，所述第二板体为金属板。
10.本发明的部分实施方式中，所述第一板体设置为多层板，多层板的所述第一开孔贯通，所述第二板体的所述第一凸起从所述多层板的第一侧板面穿过所述第一开孔直至抵接于所述多层板的第二侧板面上。
11.本发明同时提供一种异种材料板材的连接工艺，其包括如下步骤：
12.将第一板体与所述第二板体贴合并通过夹具固定；
13.将第二板体远离所述第一板体的板面上连接冲压筒体，所述冲压筒体与所述第二板体形成密封腔体，将液压油充入所述密封腔体内；
14.在所述第一板体远离所述第二板体的一侧板面侧设置液压凹模，所述液压凹模的型腔环绕于所述第一板体的第一开孔处；
15.将压头伸入所述密封腔体内并向所述液压油施加压力，所述第二板体在所述液压油的作用下压入所述液压凹模的型腔内形成第一凸起。
16.本发明的部分实施方式中，所述压头在驱动装置的作用下沿所述密封腔体直线运动，所述驱动装置为液压驱动装置，控制所述液压驱动装置使所述压头移动至液压油的上表面并向其施加第一设定压力值，保持第一设定时间后进行卸压处理。
17.本发明的部分实施方式中，所述液压凹模的型腔的横截面积大于所述第一开孔的直径。
18.本发明的部分实施方式中，所述液压凹模的型腔成型为倒t形或燕尾形，所述型腔的底面为平面。
19.本发明的部分实施方式中，所述液压凹模的型腔由模座与型芯形成，所述第一凸起形成后，将型芯拆除后，将所述第一板体与第二板体的组合件取出。
20.本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：
21.本发明提供的异种材料板材的连接结构中，通过第二板体的第一凸起与第一板体的第一开孔配合形成第一板体与第二板体之间的锁扣连接结构，进而形成两种异种材料的机械连接，采用上述连接结构可实现2层板、3层板以及多层板的连接。并且，由于上述连接结构没有额外的连接单元如盲端拉铆铆钉，可有效降低连接的单件的生产成本。
22.本发明提供的异种材料板材的连接工艺中，压头作用于液压油上，液压油再作用于第二板体上，使第二板体经过第一板体的第一开孔后进入液压凹模的型腔，实现了第二板体的局部液压涨型结构，形成第一板体与第二板体的锁扣连接，可以使第二板体能够更好地与液压凹模的型腔匹配，实现第一板体与第二板体的可靠连接。通过压力机构加压与凹模配合实现自动连接，使每个连接点的连接时间仅为2～3秒，连接效率高。
附图说明
23.下面将通过附图详细描述本发明中优选实施例，将有助于理解本发明的目的和优点，其中:
24.图1为本发明提供的异种材料板材的连接结构的一种具体实施方式的结构示意图；
25.图2为本发明提供的异种材料板材的连接工艺的一种具体实施方式的结构示意图；
26.图3为本发明提供的异种材料板材的连接工艺的一种具体实施方式的另一结构示意图。
具体实施方式
27.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
31.如图1所示为本发明提供的异种材料板材的连接结构的一种具体实施方式，其包括：由第一材料制成的第一板体10以及由第二材料制成的第二板体20，具体地，所述第一材料为复合材料，例如碳纤复合材料或smc复合材料；所述第二材料为金属材料，例如钢/铝等金属材料。所述第一板体10设有第一开孔11，所述第二板体20设有第一凸起21，所述第一凸起21从所述第一板体10的第一侧板面穿过所述第一开孔11直至抵接于所述第一板体10的第二侧板面上。
32.上述连接结构通过第一凸起21与第一开孔11配合形成第一板体10与第二板体20之间的锁扣结构，进而形成两种异种材料的机械连接，可实现2层板、3层板以及多层板的连接。并且，由于没有额外的连接单元如盲端拉铆铆钉，可有效降低连接的单件的生产成本。上述连接结构可以通过压力机构加压与凹模配合实现，可实现自动化连接，连接效率高。
33.具体地，所述第一凸起21一体成型于所述第二板体20上，其包括位于所述第一开孔11内的环形套部21a以及抵接于所述第一板体10的第二侧板面上的钩挂盖部21b。由于第一凸起21一体成型于第二板体20上，其可以在压力机构的作用下形成，环形套部21a和与钩挂盖部21b则使第一板体10与第二板体20形成锁扣结构，连接简单可靠。
34.具体地，一种具体实施方式中，所述钩挂盖部21b成型为弧形板结构，具体地，其形成向外侧凸出的弧形板。另一种具体实施方式中，所述钩挂盖部21b成型为平板结构，第一板体10与第二板体20的连接位置无凸出结构，连接板的整体性较好。
35.具体地，根据不同的使用场合，所述第一板体10设置为两层或更多层，若干层的第一板体10上成型有互相贯通的所述第一开孔11。所述第二板体20设置两层或三层，若干层的所述第二板体20的第一凸起21互相配合，具体为，相邻所述第二板体20的所述第一凸起21互相抵接，并穿过所述第一板体10的第一开孔11与之实现锁扣连接。
36.本发明同时提供一种异种材料板材的连接工艺的具体实施方式，如图2、图3所示，其包括如下步骤：
37.s1.将第一板体10与所述第二板体20贴合并通过夹具固定；
38.s2.将第二板体20远离所述第一板体10一侧的板面上连接冲压筒体30，所述冲压筒体30与所述第二板体20形成密封腔体，将液压油40充入所述密封腔体内；
39.s3.在所述第一板体10远离所述第二板体20的一侧板面侧设置液压凹模50，所述液压凹模50的型腔环绕于所述第一板体10的第一开孔11处；
40.s4.将压头60伸入所述密封腔体内并向所述液压油40施加压力，所述第二板体20在所述液压油40的作用下压入所述液压凹模50的型腔内形成第一凸起21。
41.上述第一板体10与第二板体20的连接工艺中，通过压头60作用于液压油40上，以
间接作用于第二板体20上，使第二板体20经过第一板体10的第一开孔11后进入液压凹模50的型腔，实现了第二板体20的局部液压涨型结构，形成第一板体10与第二板体20的锁扣连接，相比压头60直接作用于第二板体20上使其与第一板体10连接的方式，通过液压油40作用于第二板体20的方式，可以使第二板体20能够更好地与液压凹模50的型腔匹配，实现第一板体10与第二板体20的可靠连接。通过压力机构加压与凹模配合实现自动连接，使每个连接点的连接时间仅为2～3秒，连接效率高。
42.具体地，所述压头60在驱动装置70的作用下沿所述密封腔体直线运动，更具体地，所述驱动装置70为液压驱动装置70，控制所述液压驱动装置70使所述压头60移动至液压油40的上表面并向其施加第一设定压力值，保持第一设定时间后进行卸压处理。通过上述液压驱动装置70作用于所述压头60上，其可以通过控制液压系统的系统压力以及压头60作用时间，确保第二板体20插入到液压凹模50型腔内，使第一板体10与第二板体20之间连接可靠性较好。
43.具体地，所述液压凹模50的型腔的横截面积大于所述第一开孔11的直径，以确保第二板体20穿过第一开孔11进入所述液压凹模50的型腔后的第一凸起21的横截面积增大，使第一凸起21的部分区域抵接于第一板体10上，形成锁扣连接。更具体地，所述液压凹模50的型腔成型为倒t形或燕尾形，所述型腔的底面为平面。
44.具体地，所述液压凹模50的型腔由模座与型芯形成，所述第一凸起21形成后，驱动装置70控制压头60泄压，将压头60、冲压筒体30移开所述第二板体20，此时，将型芯拆除后，将所述第一板体10与第二板体20的组合件取出。
45.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。