用于在fvk工件和金屬工件之間批量建立沖壓鉚合連接的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在批量制造相應工件復合體(100)時在FVK工件(110)和金屬工件(120)之間批量建立沖壓鉚合連接的方法，其中，把在制造工件復合體(100)時待接合的工件(110、120)在規(guī)定的接合部位上借助置入裝置(300)通過無預打孔地置入半空心沖壓鉚釘(200)進行接合。規(guī)定，對于借助置入裝置(300)批量進行的置入過程使用相同的半空心沖壓鉚釘(200)，所述置入裝置(300)和/或該置入裝置的運行參數鑒于FVK工件(110)的基于公差的厚度波動(D)被優(yōu)化，從而在每個置入過程中建立無缺陷的沖壓鉚合連接。
【專利說明】
用于在FVK工件和金屬工件之間批量建立沖壓鉚合連接的方法
技術領域
[0001]根據權利要求1的前序部分，本發(fā)明涉及一種用于在批量制造相應工件復合體時在FVK工件和金屬工件之間批量建立沖壓鉚合連接的方法，其中，把在制造工件復合體時待接合的工件在規(guī)定的接合部位上借助置入裝置通過無預打孔地置入半空心沖壓鉚釘進行接合。
【背景技術】
[0002]通過沖壓鉚接、即通過建立至少一個沖壓鉚合連接來接合工件已由現(xiàn)有技術公開，對此代表性地參見DE19905528A1。補充地也參見DE19909821A1。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的任務在于，給出一種相關類型的方法，該方法不具有或至少僅以減少的程度具有至少一個伴隨現(xiàn)有技術的缺點。
[0004]為了解決該任務，提出一種相應于權利要求1特征的按照本發(fā)明的方法。按照本發(fā)明的方法的優(yōu)選擴展方案和設計方案不僅由從屬權利要求而且也由下述說明得出。
[0005]按照本發(fā)明的方法的特征在于，對于(即對于所有)借助置入裝置批量進行的置入過程使用相同的半空心沖壓鉚釘，所述置入裝置和/或該置入裝置的運行參數鑒于FVK工件的基于公差的厚度波動被優(yōu)化和/或至少可被優(yōu)化，從而(盡管基于公差的厚度波動仍)在每個置入過程中建立或可建立基本上無缺陷的沖壓鉚合連接。
[0006]FVK工件是板狀或者說片狀的并且由FVK材料(FVK =纖維增強塑料)制成的工件。優(yōu)選涉及特別是具有熱固性基質的CFK材料(CFK =碳纖維增強塑料)或GFK材料(GFK =玻璃纖維增強塑料)。
[0007]在按照本發(fā)明的方法的范圍內所使用的FVK工件具有特別是基于制造的厚度公差，由此產生基于公差的厚度波動，所述厚度波動關于公稱厚度特別是處于+/-0.2mm的范圍內?；诠畹暮穸炔▌右虼税?.4 mm的絕對范圍。因而在公稱厚度例如為I.7 mm時，F(xiàn)VK工件具有1.5mm至1.9mm的厚度范圍。
[0008]金屬工件是由金屬材料制成的工件。優(yōu)選涉及金屬板工件、即涉及由金屬板材料并且特別是由鋼板材料制成的工件。但金屬工件也可以是鑄造工件、成型工件或類似物。
[0009]通過借助置入裝置在規(guī)定的接合部位上無預打孔地置入至少一個半空心沖壓鉚釘來接合至少一個FVK工件與至少一個金屬工件以制造相應的工件復合體(該工件復合體是指由至少一個FVK工件與至少一個金屬工件構成的工件復合體，該工件復合體也可稱為混合復合體)，所述置入裝置包括置入沖頭和與該置入沖頭對應的下模。在置入半空心沖壓鉚釘時，借助置入裝置將該半空心沖壓鉚釘在規(guī)定的接合部位上無預打孔地壓穿FVK工件或者說FVK材料并且與金屬工件或者說金屬材料壓緊。自身由現(xiàn)有技術已知的該過程也稱為置入過程。補充地，工件也還可以彼此粘接和/或通過使用其它接合輔助元件接合(所謂的混合接合)。在通過置入至少一個半空心沖壓鉚釘和特別是多個半空心沖壓鉚釘而制成一個工件復合體后，在批量制造過程中以類似方式制造其它工件復合體。按照本發(fā)明的方法特別是用于批量制造機動車用車身構件(裝配件和附件)。
[0010]根據本發(fā)明，為批量借助置入裝置進行的(如上所述用于批量制造工件復合體的)置入過程使用相同的半空心沖壓鉚釘，這特別是指這些鉚釘元件具有相同的軸向長度(鉚釘長度)和同一直徑(鉚釘直徑)。為了盡管所用FVK工件具有基于公差的厚度波動而仍可獲得無缺陷的沖壓鉚合連接，根據本發(fā)明還規(guī)定，置入裝置和/或該置入裝置的運行參數或者說設定鑒于所用FVK工件的基于公差的厚度波動被優(yōu)化。換言之，這就是說:基于置入裝置的設計和/或基于所設定的運行參數而借助相同的鉚釘元件并且與當前待接合FVK工件的受公差影響的厚度無關地始終達到或實現(xiàn)無缺陷的連接(合格連接)。不言而喻，該操作方法具有許多優(yōu)點。
[0011]據此，根據本發(fā)明規(guī)定，置入裝置的設計和/或該置入裝置的運行參數的選擇和設定不是根據待接合FVK工件的固定不變的或者說特定的公稱厚度來確定，而是在此考慮FVK工件的基于公差的厚度波動，從而鑒于(僅FVK工件的或者也可能是工件對的)由基于公差的厚度波動產生的厚度范圍來優(yōu)化置入裝置和/或該置入裝置的運行參數。
[0012]這例如可通過如下方式實現(xiàn):借助預先確定的(具有確定的鉚釘直徑和確定的鉚釘長度的)鉚釘元件類型與具有公稱尺寸的FVK工件建立多個沖壓鉚合連接以及與基于公差最厚的和基于公差最薄的FVK工件建立多個沖壓鉚合連接(例如各十五個沖壓鉚合連接)，必要時使用不同的置入力和/或不同設計的置入裝置。接著，借助顯微照片(微切片)特別是鑒于所實現(xiàn)的側凹和/或所達到的剩余底部厚度(和/或其它評估標準)進行評估和/或分析。由此于是可為置入裝置(特別是其置入下模的設計)和/或為該置入裝置的運行參數或者說設定(如優(yōu)化的置入力)推導出至少一個適合的規(guī)定，所述規(guī)定不被適應于FVK工件的特定厚度，而是鑒于基于公差的厚度波動和/或由此產生的厚度范圍被優(yōu)化。
[0013]優(yōu)選這樣選擇運行參數或者說設定置入裝置，使得每個借助置入裝置進行的置入過程以相同或者說同一置入力進行(即每個相同的半空心沖壓鉚釘以同一置入力、但不以相同的置入行程被置入，例如這可以由用于置入沖頭的行程控制裝置實現(xiàn))，所使用的或者說對置入裝置設定的置入力匹配于FVK工件的由基于公差的厚度波動產生的厚度范圍并且因此鑒于基于公差的厚度波動被優(yōu)化。優(yōu)選設有用于置入沖頭的力控制裝置。
[0014]此外優(yōu)選規(guī)定，置入裝置的下模也匹配于FVK工件的由基于公差的厚度波動產生的厚度范圍并且因此鑒于基于公差的厚度波動被優(yōu)化。所述匹配特別是指下模的結構設計并且例如可涉及型腔直徑或者說凹板直徑和/或型腔深度或者說凹板深度或下模的其它造型特征。
[0015]備選于上面所說明的操作方法可規(guī)定，首先測量待接合FVK工件的厚度并且隨后確定優(yōu)化的、待由置入裝置產生的置入力，這優(yōu)選自動地并且特別是基于計算機地進行。所確定的優(yōu)化的置入力能夠實現(xiàn)無缺陷地置入半空心沖壓鉚釘。用于厚度測量的測量裝置(例如基于行程測量系統(tǒng))由現(xiàn)有技術已知并且可集成到技術設備中。
[0016]換言之，這就是說:首先測量待接合FVK工件或者說FVK構件的具有公差的厚度(或備選地測量工件對的總厚度)并且根據測得的厚度調整置入力或者說接合力(置入力調整)，這特別是基于數據庫進行(如下面還將詳細描述的那樣)。然后借助置入沖頭將所確定的置入力施加到待置入的半空心沖壓鉚釘上，置入沖頭優(yōu)選借助力控制裝置(并非行程控制裝置！)運行，從而盡管待接合FVK工件具有基于公差的厚度波動，在每個置入過程中仍可建立無缺陷的沖壓鉚合連接。
[0017]類似地，也可調整置入行程，以便由此盡管待接合的FVK工件具有基于公差的厚度波動，仍可在每個置入過程中建立無缺陷的沖壓鉚合連接。于是優(yōu)選置入沖頭借助行程控制裝置運行。換言之這就是說:首先可測量待接合FVK工件的厚度并且隨后確定優(yōu)化的置入行程。
[0018]可在每個置入過程之前進行厚度測量，為接下來的置入過程確定特定的優(yōu)化的置入力。也可一次性為整個待接合FVK工件進行厚度測量，其中，為所有待在所涉及的工件上進行的置入過程確定一個特定于工件的置入力。優(yōu)選的是，優(yōu)化的置入力由計算機數據庫確定，在該計算機數據庫中例如針對不同F(xiàn)VK工件的不同厚度存儲了合適的置入力。這樣的數據庫例如可包括類似于上述的(用于為置入裝置和/或該置入裝置的運行參數確定至少一個適合的規(guī)定的)說明而確定的結果。
[0019]此外可優(yōu)選規(guī)定，自動監(jiān)控個別并且特別是所有借助置入裝置進行的置入過程，用于判斷和確定無缺陷的沖壓鉚合連接的標準不涉及FVK工件的特定公稱厚度，而是涉及FVK工件的由基于公差的厚度波動產生的厚度范圍。優(yōu)選基于計算機進行自動監(jiān)控。
【附圖說明】
[0020]下面參考示意性并且未按比例示出的附圖示例性詳細說明本發(fā)明。
[0021]圖1以局部剖面圖示出兩個借助沖壓鉚釘接合的工件。
【具體實施方式】
[0022]圖1示出兩個工件110和120，它們應在所示接合部位上借助半空心沖壓鉚釘200接合。待制造的工件復合體以100表示，工件110和120可在多個接合部位上接合。所示出的工件厚度和工件對110/120的厚度比僅僅是示例性的。上側的板狀或者說片狀工件110由CFK材料(或其它FVK材料)制成。下側的工件120由金屬板材料制成。下側的工件120也可以是鑄造工件、成型工件或類似物。
[0023]為了建立沖壓鉚合連接，將所示半空心沖壓鉚釘200以本身已知的方式借助置入裝置300在沒有預打孔的情況下壓穿上側工件110并且側凹地與下側工件120壓緊。類似地，也可接合多于兩個工件。置入裝置300包括用于施加置入力F的置入沖頭310和與該置入沖頭310相對置設置的下模320。
[0024]置入裝置300和置入力F在現(xiàn)有技術中根據上側CFK工件110的厚度或兩個工件110和120的工件對的總厚度來設計。但上側CFK工件110基于制造地具有厚度公差D，由此產生基于公差的厚度波動，如以兩條虛線所示那樣。厚度公差D和由此引起的厚度波動在批量建立沖壓鉚合連接時導致質量下降、特別是在可實現(xiàn)的側凹和/或可實現(xiàn)的剩余底部厚度方面的質量下降。
[0025]因此，本發(fā)明規(guī)定，在批量建立沖壓鉚合連接的范圍內，在借助置入裝置300批量進行的置入過程中，一方面使用相同的半空心沖壓鉚釘200并且另一方面鑒于FVK工件110的基于公差的厚度波動來優(yōu)化置入裝置300和/或該置入裝置的運行參數，由此在不改變鉚釘長度和/或鉚釘直徑的情況下始終(即在每個置入過程中)建立基本上無缺陷的沖壓鉚釘連接。
[0026]為此特別是規(guī)定，每個置入過程以相同的置入力F進行，所用置入力F匹配于FVK工件110的由基于公差的厚度波動產生的厚度范圍。如何能夠確定這樣的鑒于基于公差的厚度波動而優(yōu)化的置入力F已在上文予以說明。如上文所述，下模320也可在結構方面匹配于FVK工件110的由基于公差的厚度波動產生的厚度范圍并且該下模由此也可鑒于基于公差的厚度波動而被優(yōu)化。
[0027]置入裝置300、特別是其下模320的設計和/或運行參數、特別是置入力F的選擇或者說設定因此不是針對上側CFK工件110的特定公稱厚度或兩個工件110/120的確定厚度組合來設計，而是通過關注或者說考慮待接合CFK工件110的基于公差的厚度波動來優(yōu)化。所有接合過程和在此建立的接合連接因而根據公差來設計。由此可以防止有缺陷的沖擊鉚合連接和廢品件。本發(fā)明的其它方面在上文被說明。
【主權項】
1.用于在批量制造相應工件復合體(100)時在FVK工件(110)和金屬工件(120)之間批量建立沖壓鉚合連接的方法，其中，把在制造工件復合體(I 00)時待接合的工件(I 10、120)在規(guī)定的接合部位上借助置入裝置(300)通過無預打孔地置入半空心沖壓鉚釘(200)進行接合，其特征在于， 對于借助置入裝置(300)批量進行的置入過程使用相同的半空心沖壓鉚釘(200)，所述置入裝置(300)和/或該置入裝置的運行參數鑒于FVK工件(110)的基于公差的厚度波動(D)被優(yōu)化，特別是從而在每個置入過程中建立無缺陷的沖壓鉚合連接。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，每個置入過程以相同的置入力(F)進行，所用置入力(F)匹配于FVK工件(110)的由基于公差的厚度波動(D)產生的厚度范圍。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述置入裝置(300)的下模(320)匹配于FVK工件(110)的由基于公差的厚度波動(D)產生的厚度范圍。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，首先測量待接合FVK工件(110)的厚度并且隨后確定優(yōu)化的置入力(F)。5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述優(yōu)化的置入力(F)由計算機數據庫確定。6.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，所述FVK工件(110)的基于公差的厚度波動(D)處于+/-0.2_的范圍內。7.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，所述FVK工件(I10)由CFK材料、特別是具有熱固性基質的CFK材料制成。8.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，自動監(jiān)控個別并且特別是所有置入過程，用于判斷和確定無缺陷的沖壓鉚合連接的標準涉及FVK工件(110)的由基于公差的厚度波動(D)產生的厚度范圍。9.根據前述權利要求之一所述的方法，其特征在于，所述方法用于批量制造用于機動車的車身構件。
【文檔編號】B21J15/02GK105916611SQ201580004535
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年4月7日
【發(fā)明人】M·威廉, H-J·法爾肯貝格, R·克施內丁格
【申請人】寶馬股份公司