复合材料与金属板铆接的铆钉及装置的制作方法

本技术涉及材料连接，特别涉及一种复合材料与金属板铆接的铆钉及装置。

背景技术：

1、热塑性碳纤维复合材料作为一种新型复合材料，具有比强度和比模量高、耐疲劳性能好、热膨胀系数小及耐腐蚀性好等优势，在航空航天、船舶、汽车等领域得到广泛应用。

2、在工程实际应用中，热塑性复合材料通常需要与钢、铝合金等传统金属材料以铆接的形式实现连接，但由于碳纤维复合材料本身塑性较差，现有铆接技术存在较多问题：一方面，铆接前需对复合材料预制孔，这不仅增加了铆接工序，还提升了工装与开孔对准的难度；另一方面，铆接过程中易出现纤维断裂、基体开裂、界面脱胶和分层等破坏，降低接头性能，甚至直接导致接头失效，且在十字拉伸试验中，复合材料侧还容易出现拉穿失效的情况，同时复合材料流动性差，铆接切料若存储于铆钉内大部分空间，会造成铆钉钉腿与金属板的有效互锁有限，进一步限制铆接性能，因此我们急需复合材料与金属板铆接的铆钉及装置来解决上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种复合材料与金属板铆接的铆钉及装置，通过铆钉端面设微结构凹凸块的铆钉配合驱动头旋转切割、大直径薄法兰设计、压边圈压紧，以及铆钉贯通槽收纳切料、下模成型区域引导形变，实现无需预制孔，减少复材缺陷，避免拉伸拉穿，提升铆接互锁性能与外观，简化工序并保障接头可靠性。

2、本实用新型的目的是这样实现的：包括上模具及下模具，还包括：设置在下模具端部用于容纳及咬合板材的嵌入槽；固定安装在上模具上用于压紧板材的压边圈，所述压边圈的中心避让孔内轴线滑动有铆压头，所述压边圈内同轴嵌套有与外部驱动单元驱动的驱动头，且驱动头端部啮合连接有铆钉。

3、可选地，所述铆钉由法兰端及直杆端组成，所述法兰端上开设有用于与驱动头端部连接的连接槽，所述直杆端上开设有用于铆接的铆接槽，所述连接槽与铆接槽相连通。

4、可选地，所述铆接槽的截面形状呈喇叭口状。

5、可选地，所述铆钉远离法兰端的端面环形开设有用于切割的凹凸块。

6、可选地，所述法兰端为大直径薄法兰结构。

7、可选地，所述嵌入槽内对应铆钉的位置设有成型区域，该成型区域的形状与铆钉端部穿刺金属板后的形变形态适配，用于配合铆钉形成锁定区。

8、与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

9、1.本实用新型通过采用钉腿端面设微结构凹凸块的铆钉，配合驱动头带动铆钉高速旋转切割复合材料，同时利用压边圈压紧组合板，无需对复合材料预制孔即可完成冲裁切料，既简化了铆接工序、降低了工装与开孔的对准难度，又避免了现有技术中直接冲裁或旋转摩擦生热切割导致的复合材料纤维断裂、基体开裂、界面脱胶及分层问题，实现了复合材料的无明显缺陷切割。

10、2.本实用新型通过采用大直径薄法兰结构的铆钉，分散了十字拉伸试验中复合材料侧的应力，解决了现有技术中复合材料强度偏弱导致的连接接头十字拉伸时复合材料侧易拉穿失效的问题；同时，铆钉的连接槽与铆接槽相连通形成贯通通道，使铆接过程中产生的复合材料切料能被向上推送至连接槽内并卡紧，避免切料脱落且不占用铆钉下端与金属板的互锁空间，解决了现有技术中复合材料切料占用铆钉空间导致钉腿与金属板有效互锁有限的问题，提升了铆接接头的互锁性能与外观整洁度。

1.一种复合材料与金属板铆接的铆钉及装置，包括上模具（1）及下模具（2），其特征在于：还包括：

2.根据权利要求1所述的一种复合材料与金属板铆接的铆钉及装置，其特征在于：所述铆钉（7）由法兰端（71）及直杆端（72）组成，所述法兰端（71）上开设有用于与驱动头（6）端部连接的连接槽（73），所述直杆端（72）上开设有用于铆接的铆接槽（74），所述连接槽（73）与铆接槽（74）相连通。

3.根据权利要求2所述的一种复合材料与金属板铆接的铆钉及装置，其特征在于：所述铆接槽（74）的截面形状呈喇叭口状。

4.根据权利要求3所述的一种复合材料与金属板铆接的铆钉及装置，其特征在于：所述铆钉（7）远离法兰端（71）的端面环形开设有用于切割的凹凸块（75）。

5.根据权利要求2所述的一种复合材料与金属板铆接的铆钉及装置，其特征在于：所述法兰端（71）为大直径薄法兰结构。

6.根据权利要求1所述的一种复合材料与金属板铆接的铆钉及装置，其特征在于：所述嵌入槽（3）内对应铆钉（7）的位置设有成型区域，该成型区域的形状与铆钉（7）端部穿刺金属板后的形变形态适配，用于配合铆钉形成锁定区。