專利名稱：由緊固件和鈑金零件組成的部件組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由緊固件和鈑金零件組成的部件組件以及制造該部件組件的方法。在
轎車車身的制造中的日常慣例是操作以鉚釘件、穿孔與鉚接件或壓入件形式存在的緊固 件。
背景技術(shù)：
對(duì)于鉚釘件，該緊固件被插入到被預(yù)穿孔的鈑金零件中并通過將該緊固件的鉚釘 部分巻邊，鉚接到該鈑金零件。該緊固件本身具有緊固部分，即內(nèi)螺紋或者具有外螺紋的螺 栓桿，由此可以分別利用螺栓或者螺母將其它部件固定到鈑金零件。穿孔與鉚接件被制成 自穿孔，即該緊固件本身在該鈑金零件內(nèi)鉆孔，隨后鉚接到該鈑金零件。對(duì)于壓入件，該鈑 金零件也被預(yù)穿孔，然后將該緊固件穿過該孔并與該鈑金零件壓在一起，以使鈑金材料流 入到壓制件的側(cè)凹(undercut)中，并相對(duì)于該鈑金零件鎖定該壓制件，從而該壓制件被牢 固地固定到該鈑金零件，并且不能被直接從該鈑金零件壓出。 在轎車的構(gòu)造中，這種緊固件已大量代替被事先焊接到鈑金主體零件等的焊接
件。 一方面，焊接上元件難以通過機(jī)械變形融入到單獨(dú)部件的制造中，并且還導(dǎo)致對(duì)該鈑金
零件產(chǎn)生不希望的污染。此外，例如當(dāng)鈑金零件被預(yù)涂敷或者由兩層鈑金層組成、任選地在
兩層之間配置有塑料薄膜時(shí)，焊接件不能與各種鈑金零件一起使用。當(dāng)該鈑金零件是高強(qiáng)
度零件時(shí)，也不能使用焊接件，這是因?yàn)榕c焊接操作相關(guān)的熱量導(dǎo)致焊接位置區(qū)域內(nèi)的鈑
金性能不可接受的降低。在轎車鈑金零件的制造中，需要大量零件，并且考慮之中的鈑金厚
度通常在0. 6mm至2. 5mm的范圍內(nèi)，有時(shí)超過該范圍，達(dá)到3mm或者再稍微大些。 從US PS 5， 251， 370得知一種螺母件形式的緊固件，它具有較大直徑的法蘭零件
和較小直徑的軸零件，該軸零件從該法蘭零件向遠(yuǎn)處延伸并在其遠(yuǎn)離該法蘭零件的端部融
入圓柱形鉚釘部分，該鉚釘部分的外側(cè)與該軸零件的外側(cè)大致齊平，即具有相同的直徑，該
法蘭零件鄰近于軸零件的一側(cè)形成鈑金接觸肩，并且在該軸零件處和/或鈑金接觸肩的區(qū)
域內(nèi)設(shè)置提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征。 根據(jù)所述的美國(guó)專利，采用所謂的夾緊孔鉚接工藝將這種緊固件附著到鈑金零 件。為此，該鈑金零件被穿孔，并且該穿孔周圍的區(qū)域成形為錐形突起或者錐形凸緣。在該 緊固件的鉚釘部分通過該鈑金零件的過程中，該過程從錐形突起的側(cè)面發(fā)生，該鉚釘部分 被巻邊并被擴(kuò)張，與此同時(shí)，該錐形突起至少部分被翻轉(zhuǎn)，由此，該錐形突起的孔的直徑減 小。 一種束縛形成在該鈑金零件與該緊固件之間，并且使得該緊固件與該鈑金零件之間的 連接具有良好的機(jī)械性能。對(duì)于不同的鈑金厚度，鈑金零件的突起部分不同，以使一個(gè)元件 可以覆蓋不同的鈑金厚度。 在該專利說明書中，指出該緊固件可以與厚度達(dá)4mm的鈑金一起使用，而如上所 述，在轎車構(gòu)造中，大于3mm的鈑金厚度較少。 鉚釘件還用在卡車的制造中，然而是用在非常小的規(guī)模。本來只是已知在轎車制 造中使用鉚釘件，而在卡車的薄鈑金零件中，例如在駕駛室區(qū)域內(nèi)，也使用鉚釘件。如果有的話，也只是在非常少的情況下，為卡車的更穩(wěn)定鈑金零件，即具有大于3mm并且通常大于 4mm和更厚的鈑金厚度的鈑金零件設(shè)置鉚釘件，因?yàn)榭色@得的鉚釘件不是為這樣的厚鈑金 零件設(shè)計(jì)的。此外，與轎車相比，卡車的制造數(shù)量非常少。用于卡車制造的方法導(dǎo)致以焊接 件為主。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種由鉚釘件和鈑金零件組成的部件組件，以及一種制造這 種部件組件的方法，即使對(duì)于小批量，所述部件組件及其制造方法也是節(jié)約成本的解決方 案，并且能夠經(jīng)濟(jì)地被使用。 為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明提出了一種最初所稱類型的部件組件，該部件組件 的特征在于，該緊固件被設(shè)計(jì)用于與具有3mm和更大范圍內(nèi)厚度的鈑金零件一起使用，并 且在附著該緊固件之前和之后，該鈑金零件至少在該緊固件的附著區(qū)域內(nèi)位于一個(gè)平面 內(nèi)，以及 a)對(duì)于較薄鈑金零件，該鈑金零件具有平滑、穿孔的圓柱形開口 ，該圓柱形開口的 直徑至少基本上對(duì)應(yīng)于該軸零件的直徑，該圓柱形鉚釘部分被重塑成鉚釘巻邊，該鉚釘巻 邊接觸該鈑金零件遠(yuǎn)離該鈑金接觸肩的一側(cè)，或者 b)對(duì)于中等厚度的鈑金零件，該鈑金零件具有階形孔，該階形孔具有鄰近該鈑 金接觸肩的、較小直徑的圓柱形孔部分，該較小直徑至少基本上對(duì)應(yīng)于該軸零件的直徑；以 及較大直徑的孔區(qū)域，該孔區(qū)域容納已被壓出巻邊以形成鉚釘巻邊的鉚釘部分，或者
c)對(duì)于較厚鈑金零件，該鈑金零件的厚度至少基本上對(duì)應(yīng)于該軸零件和該鉚釘部 分的總長(zhǎng)度或者更厚，該鈑金零件設(shè)置有錐形孔，該錐形孔在從該鈑金零件面接該鈑金接 觸肩的一側(cè)到遠(yuǎn)離該鈑金接觸肩的一側(cè)的方向上漸擴(kuò)，該圓柱形鉚釘部分被重塑成插入該 錐形漸擴(kuò)孔的錐形鉚釘巻邊。 因此提出了一種緊固件，該緊固件具有本身已知的基本形狀，但是當(dāng)適當(dāng)制作鈑 金零件時(shí)，該緊固件還可以與3mm以上厚度的鈑金零件一起使用。 首先，重要的是，在附著該緊固件之前和之后，該鈑金零件在該緊固件的附著區(qū)域 內(nèi)位于一個(gè)平面內(nèi)，即該鈑金零件沒有設(shè)置像夾緊孔鉚接中的錐形突起，而是在預(yù)穿孔期 間以及附著該緊固件期間，該鈑金零件均保持在一個(gè)平面內(nèi)。 這確實(shí)不妨礙在對(duì)凸臺(tái)(boss)進(jìn)行穿孔操作之前和之后重塑鈑金，該緊固件被 附著到該凸臺(tái)的平坦基底區(qū)域上，而這意味著該鈑金零件在非常靠近該緊固件的附著區(qū)域 以及在鄰近附著位置的徑向上都位于一個(gè)平面內(nèi)。 對(duì)于較薄鈑金零件，例如厚度可以在3mm至4. 5mm之間的鈑金零件，從該鈑金零件 遠(yuǎn)離該鈑金接觸肩的一側(cè)突出的鉚釘部分被巻邊成鉚釘巻邊，然后可以這么說，當(dāng)該法蘭 零件的鈑金接觸肩接觸該鈑金的上側(cè)時(shí)，該鉚釘巻邊接觸該鈑金的下側(cè)。為了實(shí)現(xiàn)平面螺 紋接合，則或者必須使用具有容納該鉚釘巻邊的孔的墊片(washer)，或者必須利用要擰在 其上以實(shí)現(xiàn)該接合的部件中的擴(kuò)展孔徑工作。 該緊固件的螺紋直徑并不局限于特定尺寸，但是在卡車構(gòu)造中，對(duì)于較厚鈑金零
件，很少使用螺紋小于M8的螺栓，螺紋尺寸為M20和更大的螺栓并不罕見。對(duì)于稍微較厚的鈑金零件，例如在4. 5mm至6. 5mm范圍內(nèi)的鈑金零件，根據(jù)本發(fā)明采用該鈑金零件中的階形孔，其中，鉚釘巻邊被容納在較大直徑的孔區(qū)域內(nèi)，即不從該鈑金 零件的下側(cè)突出。這使得采用特定墊片或者要擰在其上的部件中的特殊凹槽是多余的。
對(duì)于厚鈑金零件，例如厚度超過6. 5mm的鈑金零件，優(yōu)選利用穿孔工藝在該鈑金 零件中制作孔，其中，該孔被制成在從該鈑金零件鄰近該鈑金接觸肩的一側(cè)到該鈑金零件 的遠(yuǎn)離一側(cè)的方向上呈錐形漸擴(kuò)。然后不將該鉚釘部分成形為被巻邊的鉚釘巻邊，而成形 為錐形，以使該鉚釘部分插入該錐形漸擴(kuò)孔，并且這樣防止該緊固件被從該鈑金零件按壓 出去。 該緊固件通常被形成為螺母件，即該法蘭零件和空心形狀的軸零件均被制成空 心，空心空間具有內(nèi)螺紋。然而，該螺紋不延伸到鉚釘部分內(nèi)，因?yàn)樵撱T釘部分會(huì)在對(duì)鉚釘 部分進(jìn)行巻邊時(shí)發(fā)生變形。替代該鉚釘部分通常通過環(huán)形肩和走合錐體(run-in cone)融 入空心軸零件，即融入該螺紋。這種環(huán)形肩的設(shè)置一方面可以使該鉚釘部分的徑向厚度保 持適當(dāng)尺寸并且可以使其容易變形。然而，該軸零件必須被制成足夠厚，以使該緊固件相當(dāng) 穩(wěn)定，并因此適合用于卡車上。 該實(shí)施例尤其有利，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明，通過專業(yè)沖壓操作，能夠比較容易地制成這 種錐形漸擴(kuò)孔，并且確實(shí)能夠覆蓋相當(dāng)大范圍的鈑金厚度，其中，該錐形鉚釘巻邊形成在對(duì) 應(yīng)于該軸零件和鉚釘部分的總長(zhǎng)度的孔的位置。為了將該鉚釘部分?jǐn)U張成錐形，僅需要選 擇適合各種鈑金厚度的沖模母模。 在將該緊固件附著到各鈑金零件上的過程中，設(shè)置在該緊固件上的提供防止旋轉(zhuǎn) 的安全突出部分被按壓到該鈑金零件中，并在該鈑金零件中形成相應(yīng)凹槽，所述凹槽與提 供防止旋轉(zhuǎn)的安全突出部分結(jié)合實(shí)現(xiàn)所要求的防止旋轉(zhuǎn)的安全。 提供防止旋轉(zhuǎn)的安全突出部分優(yōu)選沿該軸零件在該軸零件的軸向延伸和/或它 們?cè)谠撯k金接觸肩上沿徑向延伸。 此時(shí)，應(yīng)當(dāng)指出，不必以較薄鈑金零件在3mm至4. 5mm范圍內(nèi)、中等厚度的鈑金零 件在4. 5mm至6. 5mm的范圍內(nèi)、以及較厚鈑金零件的厚度超過6. 5mm的方式設(shè)計(jì)該緊固件。
對(duì)于厚度在3mm至4. 5mm范圍內(nèi)的較薄鈑金零件，該鉚釘巻邊位于該鈑金零件 的下側(cè)的陳述意味著以具有約3mm的長(zhǎng)度來設(shè)計(jì)該緊固件的該軸零件，而同樣以具有約 2. 5mm的軸長(zhǎng)度來設(shè)計(jì)該鉚釘部分。由于螺紋的總長(zhǎng)度取決于該法蘭零件的軸高度和該軸 零件的軸長(zhǎng)度，所以可以增大法蘭零件的高度，而可以減小該軸零件的長(zhǎng)度，由此，該鈑金 零件下側(cè)的鉚釘巻邊則可以用于更薄的鈑金零件，其結(jié)果是中等厚度的鈑金零件以較小的 厚度開始，例如現(xiàn)在是4mm，因?yàn)閷?duì)于這種鈑金厚度，還可以減小階形孔，其中較大直徑的孔 區(qū)域還適合容納被巻邊的鉚釘部分。因此，如上所述，平坦螺紋接合面導(dǎo)致由其產(chǎn)生的優(yōu) 點(diǎn)。然而，這還意味著，可以為例如5. 5mm的厚度制作鈑金零件的錐形漸擴(kuò)孔，以致根本不 需要制造起來更復(fù)雜的階形孔。 根據(jù)以上的說明可以看出，不必采用根據(jù)本發(fā)明的全部三種可能選擇，以及特別 是對(duì)于具有錐形漸擴(kuò)孔的鉆孔，具有特殊優(yōu)點(diǎn)，特別是因?yàn)槟軌虮容^容易地制造這種錐形。
在垂直于縱軸的剖視圖中，該緊固件的法蘭零件是通常的圓環(huán)形。因此，有利的 是，能夠通過冷變形從圓棒材料制造該緊固件。通過由圓棒材料進(jìn)行制造，在側(cè)視圖中，該 法蘭零件可以是圓形的，它一方面保證該法蘭零件具有可以進(jìn)行冷變形的足夠強(qiáng)度，且另 一方面保證鈑金接觸肩的足夠徑向延伸，以使面接觸壓力可以保持較小?？梢员苊怃J利邊緣是優(yōu)點(diǎn)，而圓形不產(chǎn)生這種銳利邊緣。 因此，可以區(qū)分制造該部件組件的附著該緊固件的三種不同方法。對(duì)于較薄鈑金 零件，利用穿孔沖頭對(duì)該鈑金零件穿孔，以形成平滑穿孔的圓柱形開口 ，該圓柱形開口的直 徑至少基本上對(duì)應(yīng)于該軸零件的直徑，然后，該緊固件的軸零件被按壓通過圓柱形孔，直到 該法蘭零件的鈑金接觸肩在一側(cè)接觸該鈑金零件且提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征或者突出部 分已戳入該鈑金零件，利用適當(dāng)沖模母模重塑該圓柱形鉚釘部分，以形成鉚釘巻邊，該鉚釘 巻邊接觸該鈑金零件遠(yuǎn)離該鈑金接觸肩的一側(cè)。 對(duì)于中等厚度的鈑金零件，以在該鈑金零件中制作階形孔的方式執(zhí)行該方法，該 階形孔具有鄰近該鈑金接觸肩的、較小直徑的圓柱形孔區(qū)域，該較小直徑至少基本上對(duì)應(yīng) 于該軸零件的直徑；以及較大直徑的孔區(qū)域，其中，該緊固件的軸零件被按壓通過該孔，直 到該法蘭零件的鈑金接觸肩接觸該鈑金零件的一側(cè)且該提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征或突出 部分已戳入該鈑金零件，然后，利用適當(dāng)沖模母模，重塑該圓柱形鉚釘部分，以形成鉚釘巻 邊，該鉚釘巻邊容納在該較大直徑的孔區(qū)域內(nèi)。 該階形孔例如通過鉆孔過程或者通過兩步?jīng)_壓工藝制成。 對(duì)于較厚鈑金零件，利用穿孔沖頭或者其它方法對(duì)該鈑金零件穿孔，以形成錐形 孔，該錐形孔在從該鈑金零件與該鈑金接觸肩相鄰的一側(cè)到遠(yuǎn)離其的一側(cè)的方向上漸擴(kuò)， 該孔在鄰近該鈑金接觸肩的一側(cè)的直徑至少基本上對(duì)應(yīng)于該軸零件的直徑，該緊固件的軸 零件被按壓通過該孔，直到該法蘭零件的鈑金接觸肩接觸該鈑金零件的一側(cè)且該提供防止 旋轉(zhuǎn)的安全特征或者突出部分已戳入該鈑金零件，然后，利用適當(dāng)沖模母模，該圓柱形鉚釘 部分被重塑成錐形鉚釘巻邊，該錐形鉚釘巻邊插入該錐形漸擴(kuò)孔內(nèi)。 當(dāng)錐形延伸的孔鄰接鄰近該鈑金接觸肩形成的該孔的圓柱形區(qū)域時(shí)是特別有利 的。與該軸零件具有至少基本上相同直徑的圓柱形區(qū)域一方面用于完全引導(dǎo)該緊固件的軸 零件，另一方面用于在該區(qū)域內(nèi)制成盡最大可能防止旋轉(zhuǎn)的安全，因?yàn)樵撎峁┓乐剐D(zhuǎn)的 安全突出部分會(huì)在該孔的壁上沿其整個(gè)徑向深度產(chǎn)生相應(yīng)凹槽。 優(yōu)選采用其直徑對(duì)應(yīng)于該軸零件的直徑的穿孔沖頭與較大直徑的沖模母模結(jié)合 進(jìn)行錐形穿 L。這種設(shè)計(jì)會(huì)使該穿孔沖頭沖出在該孔的開始區(qū)域中具有平滑壁的孔，然后， 從該鈑金零件的剩余厚度沖出錐形穿孔廢料，該穿孔廢料的最大直徑取決于沖模母模的孔 的直徑。該穿孔廢料的錐度取決于該鈑金厚度、該穿孔沖頭的直徑以及該沖模母模的孔的直徑。


下面將參考實(shí)施例和附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明，附圖中 圖1A至1C示出根據(jù)本發(fā)明可以與鈑金零件組合以形成部件組件的緊固件，并且 實(shí)際上，在圖1A中示出鉚釘部分的側(cè)視圖，在圖1B中示出部分軸向截面?zhèn)纫晥D以及在圖1C 中示出透視圖； 圖2A至2C示出將緊固件附著在薄鈑金零件中的一系列圖； 圖3A至3C示出將根據(jù)圖1A至1C的緊固件附著在中等厚度鈑金零件上的一系列 圖； 圖4A至4D示出將根據(jù)圖1A至1C的緊固件附著到中等厚度或者更厚厚度的鈑金
7零件上的一系列圖； 圖5A至5D原則上與圖3處于相同情況下，但是包括了用于此用途并且用于螺紋
尺寸M8 (圖5A) 、 M10 (圖5B) 、 M12 (圖5C)和M14 (圖5D)的沖模母模; 圖6A至6D原則上與圖4處于相同情況下，但是包括了用于此用途并且用于螺紋
尺寸M8 (圖6A) 、 M10 (圖6B) 、 M12 (圖6C)和M14 (圖6D)的沖模母模; 圖7A至7D示出了對(duì)應(yīng)于圖6A至6D的一系列圖，但是用于將根據(jù)圖1A至1C的
緊固件附著到較厚鈑金零件，具有用于此用途并且用于螺紋尺寸M8(圖7A)、 MIO(圖7B)、
M12(圖7C)和M14(圖7D)的沖模母模。
具體實(shí)施例方式
圖1A至1C首先示出緊固件10，緊固件10具有較大直徑Dl的法蘭零件12和較小 直徑D2的軸零件14，軸零件14從法蘭零件12向遠(yuǎn)處延伸并在其遠(yuǎn)離法蘭零件12的端部 融入圓柱形鉚釘部分18，圓柱形鉚釘部分18的外側(cè)20至少大致上與軸零件14的外側(cè)齊 平，即具有相同的直徑D2。該法蘭零件鄰近于軸零件14的一側(cè)形成鈑金接觸肩22，并且在 軸零件14上設(shè)置提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征24。所述提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征還可以設(shè)置 在鈑金接觸肩(未示出)上或者同時(shí)設(shè)置在鈑金接觸肩22和軸零件14上，例如在側(cè)視圖 中具有長(zhǎng)方形或三角形。 緊固件10被設(shè)計(jì)用于與具有3mm和更大范圍內(nèi)厚度的鈑金零件一起使用。
下面將參考圖2A至2C，描述較薄鈑金零件的附著。如圖2A和2B所示，在附著該 緊固件之前和之后，鈑金零件25至少在該緊固件的附著區(qū)域26內(nèi)位于一個(gè)平面內(nèi)。
在此所示的緊固件是具有內(nèi)螺紋28的螺母件。任選地，還可以將該緊固件設(shè)計(jì)成 螺栓件。在這種情況下，軸零件14會(huì)以帶螺紋部分延伸，并且以本質(zhì)上為裙板的方式設(shè)計(jì) 圓柱形鉚釘部分，這與例如最初提到的US PS 5，251，370的圖8所示類似。
由提供防止旋轉(zhuǎn)的安全突出部分形成的提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征24在附著緊固 件時(shí)，在該鈑金零件中形成相應(yīng)凹槽(如圖2C所示)。在此，提供防止旋轉(zhuǎn)的安全突出部分 24沿軸零件在軸零件的軸向延伸。它們可以不沿軸向延伸而在鈑金接觸肩22上沿徑向延 伸，或者除了沿軸向延伸之外，還在鈑金接觸肩22上以徑向延伸(未示出)。
根據(jù)圖2A至2C的實(shí)施例中的鈑金零件算得上是較薄鈑金零件，并且其厚度在3mm 至4. 5mm的范圍內(nèi)。 從圖1A至1C和圖2A至2C還可以看出，在垂直于縱軸的剖視圖和平面圖中，法蘭 零件是圓環(huán)形的，并且在側(cè)視圖中，該法蘭零件是圓形的。 此外，可以看出，緊固件10具有空心軸零件14，并且中心螺紋28延伸通過法蘭零 件12和軸零件14延伸，且通過錐形螺紋插入部分34和徑向肩部36融入鉚釘部分18。
生產(chǎn)根據(jù)圖2B和2C的具有較薄鈑金零件25的部件組件時(shí)，利用穿孔沖頭和沖模 母模對(duì)該鈑金零件穿孔，以形成平滑穿孔的圓柱形開口 40，圓柱形開口 40的直徑D2至少基 本上對(duì)應(yīng)于軸零件14的直徑。為此，將鈑金零件25插入沖床(press)中，該沖床在沖床下 部工具中的沖模母模與沖床上部工具中或沖床中間壓板中的沖頭之間，其中該沖模母模具 有開口 ，該開口的直徑僅少許大于該沖頭的直徑，該沖頭的直徑對(duì)應(yīng)于直徑D2。在關(guān)閉沖床 期間，通過鈑金零件驅(qū)動(dòng)該沖頭，并且產(chǎn)生穿孔廢料(slug)，沖壓該穿孔廢料通過沖模母模的開口并清除該穿孔廢料。由于沖模母模的開口至少基本上對(duì)應(yīng)于沖頭的外徑并且僅少許
大于該沖頭的外徑，所以在該鈑金零件中產(chǎn)生具有平滑壁的圓柱形孔40。 應(yīng)當(dāng)指出的是，還可以將沖模母模附著到?jīng)_床的中間壓板，而將沖頭附著到該沖
床的上部工具中，或者將沖頭附著到?jīng)_床的下部工具，而將該沖頭上方的沖模母模附著到
該沖床的上部工具或者該沖床的中間壓板上。該沖頭還可以被附著到該沖床的中間壓板，
而將該沖模母模附著到該沖床的上部工具。此外，將沖模母模和沖頭安裝在所謂C形框架
中并通過相應(yīng)液壓裝載一個(gè)或者另一個(gè)零件，即該沖模母?；蛘邲_頭，來實(shí)現(xiàn)該鈑金零件
的穿孔是有可能的。 緊固件10的軸零件14被按壓通過圓柱形孔40，直到法蘭零件12的鈑金接觸肩 22接觸該鈑金零件的一側(cè)42，而且提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征或者突出部分24已戳入該鈑 金零件中。利用適當(dāng)沖模母模(未示出)，將圓柱形鉚釘部分18重塑成鉚釘巻邊44，鉚釘 巻邊44接觸該鈑金零件遠(yuǎn)離鈑金接觸肩22的一側(cè)46。 該鈑金零件的緊固件的附著通常還在沖床中進(jìn)行。為此，緊固件12通常容納在型 頭(setting head)中，且鉚釘沖模被定位在該鈑金零件的下面，并且該鉚釘沖模具有其形 狀與該鈑金零件下側(cè)的鉚釘巻邊44互補(bǔ)的端面。該沖模母?？梢岳缭诙嗣嫔暇哂协h(huán)形 槽，在徑向剖視圖中，該環(huán)形槽很像半圓形，鉚釘巻邊44也如此。S卩，該沖模母模的端面中 的半圓環(huán)形槽包圍在區(qū)域46中徑向裝配在鉚釘巻邊44內(nèi)側(cè)并鄰接環(huán)形肩部36的突起。在 該環(huán)形槽的外側(cè)，存在與鈑金零件25的下側(cè)46接觸的平面。通過閉合沖床，該緊固件從鈑 金零件25上的位置移動(dòng)，以使該緊固件的軸零件14移動(dòng)通過孔40，直到鉚釘部分18接合 未示出的沖模母模的環(huán)形槽并且鉚釘巻邊被相應(yīng)成形。為了沖壓提供防止旋轉(zhuǎn)的安全突出 部分24通過該孔的側(cè)壁，該沖床還傳遞所需的力，由此，提供防止旋轉(zhuǎn)的安全突出部分24 在孔40的圓柱形側(cè)壁中形成沿軸向延伸的相應(yīng)凹槽。 此外，在此，該沖模母模可以被附著到該沖床的下部工具，而將該型頭附著到該沖 床的上部工具或者附著到該沖床的中間壓板，或者在相反布置中，該型頭可以被附著到該 沖床的下部工具或者附著到該沖床的中間壓板，而將該沖模母模安裝在該沖床的中間壓板 上，或者安裝在該沖床的上部工具上。在此，該沖模母模或者型頭也可以被C形框架的相應(yīng) 驅(qū)動(dòng)裝置承載。 當(dāng)采用沖床時(shí)，相應(yīng)工具還可以被設(shè)計(jì)為分級(jí)工具(progressive tool)，其中在 第一級(jí)實(shí)現(xiàn)穿孔，以及在第二級(jí)將該緊固件插入先前產(chǎn)生的孔中。然而，該分級(jí)工具還可以 具有其他級(jí)，以在該沖床中，還可以同時(shí)執(zhí)行其他加工步驟。這種布置以該鈑金零件連續(xù)移 動(dòng)通過該沖床運(yùn)行，以使對(duì)于該沖床的每個(gè)沖程，加工工序可以同時(shí)在該沖床的每個(gè)加工 級(jí)中、在鈑金帶上執(zhí)行。在離開該沖床后或在該沖床中，各鈑金零件互相分離，即與該鈑金 帶分離。 下面將參考圖3A至3C，對(duì)具有中等厚度的鈑金零件的部件組件的制造進(jìn)行說明。 這里的緊固件10與前述實(shí)施例中的緊固件相同。相同的零件和相同的特征采用相同的參 考編號(hào)，并且能夠理解，前面的描述同樣可以應(yīng)用于具有相同參考編號(hào)的零件或特征，除非 陳述了某些不同。在本實(shí)施例中，在該鈑金零件中產(chǎn)生階形孔50，階形孔50具有鄰近鈑 金接觸肩的、較小直徑D2的圓柱形孔區(qū)域52，該較小直徑D2至少基本上對(duì)應(yīng)于軸零件14 的直徑D2 ;以及較大直徑的孔部分54。階形孔50可以例如通過鉆孔工藝或者兩步?jīng)_壓工藝制成。 利用銑刀或者特殊磨鉆(ground drill)制造所示類型的階形孔實(shí)質(zhì)上是眾所周 知的。通過利用兩步?jīng)_壓工藝制造這種孔，首先利用如上所述的穿孔沖頭和沖模母模對(duì)鈑 金零件25穿孔，被穿孔的鈑金零件比所要求的少許大，即其直徑比D2少許大，或者如下所 述，對(duì)該鈑金零件進(jìn)行錐形穿孔，以產(chǎn)生漸擴(kuò)的錐形孔。然后，在另一個(gè)處理級(jí)中利用第二 沖頭在一側(cè)(圖3中的下側(cè)46)處理該鈑金零件，以利用該第二沖頭產(chǎn)生較大直徑的孔區(qū) 域。在該處理期間，金屬流入先前產(chǎn)生的孔中，以使較小直徑的孔部分的孔直徑減小，優(yōu)選 減小到對(duì)應(yīng)于D2的值。 然后，如對(duì)圖2A至2C的實(shí)施例所述，按壓緊固件10的軸零件14通過孔50，直到 法蘭零件12的鈑金接觸肩22接觸該鈑金零件的一側(cè)42且提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征或者 突出部分24已戳入該鈑金零件，如30所示。圓柱形鉚釘部分18被重塑，以形成容納在較 大直徑的孔區(qū)域54中的鉚釘巻邊44。在這種變型中，該鈑金的下側(cè)46形成另一個(gè)部件的 平坦接合面，即鉚釘巻邊44不突出到該鈑金的下側(cè)46的下面。 圖4A至4D圖示了根據(jù)本發(fā)明制造部件組件的方法的另一種變型。該方法可以 用于較厚的鈑金零件或者中等厚度的鈑金零件，在此示出將該方法用于中等厚度的鈑金零 件。在本實(shí)施例中，利用穿孔沖頭60或者其他方法對(duì)該鈑金零件穿孔，以形成錐形孔62，錐 形孔62在從鈑金零件25與鈑金接觸肩22相鄰的一側(cè)42到遠(yuǎn)離其的一側(cè)46的方向上漸 擴(kuò)，孔62在鄰近鈑金接觸肩22的一側(cè)64處具有直徑D2，該直徑D2至少基本上對(duì)應(yīng)于軸零 件14的直徑D2。 為了得到這種錐形漸擴(kuò)孔62，在此，采用具有圓形開口 68的沖模母模66，圓形開 口 68的直徑大于圓柱形穿孔沖頭60的直徑D2。開口 68下面的該沖模母模的中心通路69 同樣被制成錐形(或者階形)，以允許穿孔廢料通過。 通過相對(duì)于沖頭的直徑D1選擇該沖模母模的開口68的直徑D3，在要求的限度內(nèi)， 可以選擇該鈑金零件中的孔的錐形漸擴(kuò)區(qū)域62的錐度。優(yōu)選力圖實(shí)現(xiàn)例如約7。的內(nèi)含錐 角。 如結(jié)合圖2A至2C的實(shí)施例所述，同樣如上所述，沖頭60和沖模母模66可以在沖 床(作為一種選擇，還可以采用C形邊框)中使用。 為了產(chǎn)生具有所要求的錐形的孔，該鈑金零件越厚，則開口 68的直徑D3就必須越 大。 當(dāng)采用具有較大直徑的沖模母模的穿孔沖頭時(shí)，該沖頭的自由端面首先開始從該 鈑金零件中切出穿孔廢料。切力一超過特定值，材料就斷裂，以從該鈑金零件中按壓出錐形 穿孔廢料。這種過程導(dǎo)致這樣的一種情況，在這種情況下，如64所示的該孔的上部區(qū)域具 有對(duì)應(yīng)于沖頭60的形狀的圓柱體的形狀，而在本實(shí)施例的下部區(qū)域62中，該孔實(shí)現(xiàn)所要求 的錐形。 將該緊固件附著在該鈑金零件上也在沖床中進(jìn)行，即在相同的沖床的另一級(jí)中或 者在不同的沖床中進(jìn)行。緊固件10的軸零件14被按壓通過孔62，直到法蘭零件12的鈑金 接觸肩22接觸鈑金零件25的一側(cè)42且提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征或者突出部分24已戳入 鈑金零件25中，如30所示。利用相應(yīng)的沖模母模，將圓柱形鉚釘部分18重塑為錐形鉚釘 巻邊44，錐形鉚釘巻邊44插入錐形漸擴(kuò)孔62。
由于該鉚釘部分被擴(kuò)張以形成鉚釘巻邊44，這還實(shí)現(xiàn)了外側(cè)70處與孔62的錐形 相匹配的漸擴(kuò)錐形。可以看出，在此，鉚釘巻邊44還充分接觸該鈑金零件的下側(cè)46上面， 即在此，側(cè)46也形成平坦螺紋接合側(cè)。 本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)尤其在于，在不必改變緊固件的設(shè)計(jì)的情況下，相同類型的緊固 方式可以用于厚度完全不同的鈑金零件。僅需要使該沖模母模的設(shè)計(jì)適應(yīng)鈑金零件的各種 厚度。該沖模母模還必須與緊固件的螺紋的各種尺寸匹配，即與緊固件本身匹配。
為了更詳細(xì)地說明這一點(diǎn)，首先參考圖6A至6D，這些圖基本上示出了與圖4B和 4C相同的主題，但是連同分別使用的沖模母模80 —起示出了 。請(qǐng)注意，如圖6C所示，與圖 4C一致，鉚釘巻邊44剛好終止在鈑金零件25的下側(cè)46上面。通過比較圖6A、6B、6C和6D 的視圖，還可以看出沖模母模分別具有沖模母模突起80A、80B、80C和80D，設(shè)計(jì)這些沖模母 模突起80A、80B、80C和80D用于壓出巻邊，即用于該緊固件的鉚釘部分18的擴(kuò)張和變形， 其中沖模母模突起80A與螺紋尺寸M8匹配，沖模母模突起80B與螺紋尺寸M10匹配，沖模 母模突起80C與螺紋尺寸M12匹配，且沖模母模突起80D與螺紋尺寸M14匹配。然而，本發(fā) 明決不限制在這些螺紋尺寸，而是可以用于所有其他的螺紋尺寸，即也可以用于螺紋尺寸 為M20及以上的緊固件。 然后，圖7示出了對(duì)于較厚鈑金零件的相同方法，此時(shí)擴(kuò)張的鉚釘巻邊44明顯終 止于鈑金的下側(cè)46上方，因?yàn)檫@里的鈑金零件25明顯比圖6A至6D的鈑金零件25厚。
在此也示出了用于螺紋尺寸M8、M10、M12和M14的沖模母模?？梢钥闯?，這里沖 模母模突起80A、80B、80C和80D確實(shí)與圖6A至6D的實(shí)施例的沖模母模突起具有類似的形 狀，但是具有較高的軸高度，以使緊固件10的鉚釘部分的擴(kuò)張能夠以所要求的方式和方法 實(shí)現(xiàn)。 最后，圖5A至5D示出了為了在階形孔50的較大直徑的孔區(qū)域54內(nèi)形成鉚釘巻 邊44，而用于螺紋尺寸M8、M10、M12和M14的沖模母模。在此以軸零件14相對(duì)短的方式選 擇緊固件。如果使該軸零件較短，則本實(shí)施例仍可以用于最薄的鈑金，即例如3mm或者少許 更厚達(dá)到例如4. 5mm的厚度，以可以避免鉚釘巻邊突出超過鈑金零件25的下側(cè)46的情況。 在此還示出了用于螺紋尺寸M8、M10、M12和M14的沖模母模。 應(yīng)當(dāng)指出，名稱"較薄鈑金零件，中等厚度鈑金零件和厚鈑金零件"是相對(duì)名稱，并 且不能以固定方式規(guī)定特定尺寸，但是可以根據(jù)緊固件的設(shè)計(jì)選擇該特定尺寸。關(guān)于這一 點(diǎn)，重要的是，一個(gè)螺紋尺寸可以覆蓋對(duì)于一個(gè)緊固件的大范圍的鈑金厚度，例如從3mm到 20mm或者更厚。這樣，不管是需要較少數(shù)量的零件，例如卡車，還是總計(jì)獲得較高數(shù)量的零 件，這些零件都能夠以優(yōu)惠價(jià)格進(jìn)行制造。這樣還簡(jiǎn)化了該緊固件的儲(chǔ)存。
應(yīng)當(dāng)指出，本申請(qǐng)中所述的和/或要求保護(hù)的提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征不需要由 凸起的特征實(shí)現(xiàn)，而還可以由緊固件上的凹槽實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，該緊固件或者該螺母件 必須具有比孔稍許大的尺寸。還可以考慮提供防止旋轉(zhuǎn)的安全凸起特征和凹下特征的混 合，例如交替的提供防止旋轉(zhuǎn)的安全突出部分和提供防止旋轉(zhuǎn)的安全凹槽的序列，它們被 設(shè)置在圍繞該軸零件的外圍和/或在該鈑金接觸肩處，并且也如同前面描述的提供防止旋 轉(zhuǎn)的安全特征，優(yōu)選地以規(guī)則間隔進(jìn)行布置。提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征的總數(shù)并不關(guān)鍵?？?以圍繞該緊固件的縱軸、不受限制地直接設(shè)置2個(gè)至18個(gè)、優(yōu)選3個(gè)至12個(gè)提供防止旋轉(zhuǎn) 的安全特征。
此外，應(yīng)該提到的是，這里要求保護(hù)的部件組件的應(yīng)用領(lǐng)域并不局限于制造卡車，
而可以包括必須設(shè)置有緊固件的使用具有相應(yīng)厚度的鈑金零件的所有領(lǐng)域。 在所有實(shí)施例中，根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)其強(qiáng)度值達(dá)到8級(jí)或者在冷變形方面具有更高強(qiáng)
度值的所有材料，例如根據(jù)DIN 1654的35B2合金，均可以被稱為緊固件的材料。這樣形成
的緊固件尤其適用于所有用于深沖壓質(zhì)量的鈑金零件的商用鋼材材料，并且還適用于鋁或
者鋁合金。鋁合、特別是較高強(qiáng)度的鋁合金，例如AlMg5，也可以用于緊固件。還可以考慮諸
如AM50的較高強(qiáng)度鎂合金的緊固件。
權(quán)利要求
一種部件組件，包括緊固件(10)和鈑金零件(25)，其中，所述緊固件(10)具有較大直徑(D1)的法蘭零件(12)和較小直徑(D2)的軸零件(14)，所述軸零件(14)從所述法蘭零件(12)向遠(yuǎn)處延伸并在其遠(yuǎn)離所述法蘭零件(12)的一端部(16)融入圓柱形鉚釘部分(18)，所述圓柱形鉚釘部分(18)的外側(cè)至少大致上與所述軸零件(14)的外側(cè)齊平，即具有相同的直徑(D2)，其中，所述法蘭零件(12)鄰近于所述軸零件(14)的一側(cè)形成鈑金接觸肩(22)，并且提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征(24)設(shè)置在所述軸零件(14)上和/或所述鈑金接觸肩(22)的區(qū)域內(nèi)，其特征在于所述緊固件被設(shè)計(jì)用于與具有3mm和更大范圍內(nèi)厚度的鈑金零件(25)一起使用，并且在附著所述緊固件之前和之后，所述鈑金零件至少在所述緊固件的附著區(qū)域內(nèi)位于一個(gè)平面內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件組件，其中，特別是對(duì)于較薄鈑金零件，所述鈑金零件(25)具有平滑、穿孔的圓柱形開口 (40)，所述圓柱形開口 (40)的直徑(D2)至少基本上對(duì)應(yīng)于所述軸零件(14)的直徑(D2)，所述圓柱形鉚釘部分(18)被重塑成鉚釘巻邊(44)，所述鉚釘巻邊(44)接觸所述鈑金零件遠(yuǎn)離所述鈑金接觸肩的一側(cè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件組件，其中，特別是對(duì)于中等厚度的鈑金零件，所述鈑金零件(25)具有階形孔(50)，所述階形孔(50)具有鄰近所述鈑金接觸肩的、較小直徑(D2)的圓柱形孔部分(52)，所述較小直徑(D2)至少基本上對(duì)應(yīng)于所述軸零件(14)的直徑(D2);以及較大直徑的孔區(qū)域(54)，所述孔區(qū)域(54)容納已被壓出巻邊以形成鉚釘巻邊(44)的鉚釘部分(18)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的部件組件，其中，特別是對(duì)于較厚鈑金零件，所述鈑金零件(25)的厚度至少基本上對(duì)應(yīng)于所述軸零件(14)和所述鉚釘部分(18)的總長(zhǎng)度或者更厚，所述鈑金零件(25)設(shè)置有錐形孔(62)，所述錐形孔(62)在從所述鈑金零件面接所述鈑金接觸肩(22)的一側(cè)到遠(yuǎn)離所述鈑金接觸肩(22)的一側(cè)(42)的方向上漸擴(kuò)，所述圓柱形鉚釘部分(18)被重塑成插入所述錐形漸擴(kuò)孔(62)的錐形鉚釘巻邊(44)。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的部件組件，其特征在于，所述緊固件(10)是螺母件。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的部件組件，其特征在于，由提供防止旋轉(zhuǎn)的安全突出部分形成所述提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征(24)，在附著所述緊固件時(shí)，在所述鈑金零件中形成相應(yīng)凹槽(30)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的部件組件，其特征在于，所述提供防止旋轉(zhuǎn)的安全突出部分(24)沿所述軸零件(14)在所述軸零件(14)的軸向(32)延伸和/或在所述鈑金接觸肩(22)上沿徑向延伸。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的部件組件，其特征在于，較薄鈑金零件(25)的厚度在3mm至4. 5mm的范圍內(nèi)，中等厚度的鈑金零件(25)的厚度在4. 5mm至6. 5mm的范圍內(nèi)，而較厚鈑金零件(25)的厚度大于6. 5mm。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的部件組件，其特征在于，在徑向剖視圖中，所述法蘭零件(12)是環(huán)形的。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的部件組件，其特征在于，在側(cè)視圖中，所述法蘭零件(12)是圓形的。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的部件組件，其特征在于，所述緊固件(10)具有空心軸零件(14)，所述空心軸零件(14)具有延伸通過所述法蘭零件(12)和所述軸零件(14)的中心螺紋(28)。
12. —種制造特別采用較薄鈑金零件(25)的根據(jù)前述權(quán)利要求中任一所述的部件組件的方法，其特征在于，利用穿孔沖頭對(duì)所述鈑金零件穿孔，以形成平滑穿孔的圓柱形開口(40)，所述圓柱形開口 (40)的直徑(D2)至少基本上對(duì)應(yīng)于所述軸零件(14)的直徑(D2)，其中，所述緊固件(10)的軸零件(14)被按壓通過所述圓柱形開口 (40)，直到所述法蘭零件(12)的鈑金接觸肩(22)接觸所述鈑金零件(25)的一側(cè)且提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征或者突出部分(24)已戳入所述鈑金零件(25)中，重塑所述圓柱形鉚釘部分以形成鉚釘巻邊，所述鉚釘巻邊接觸所述鈑金零件(25)遠(yuǎn)離所述鈑金接觸肩(22)的一側(cè)(46)。
13. —種制造特別采用中等厚度的鈑金零件(25)的根據(jù)前述權(quán)利要求1至8中任一所述的部件組件的方法，其特征在于，在所述鈑金零件(25)中制備階形孔(50)，所述階形孔(50)具有鄰近所述鈑金接觸肩(22)的、較小直徑(D2)的圓柱形孔部分(52)，所述較小直徑(D2)至少基本上對(duì)應(yīng)于所述軸零件(14)的直徑(D2);以及較大直徑的孔區(qū)域(54)，其中，所述緊固件(10)的軸零件(14)被按壓通過所述孔(50)，直到所述法蘭零件(12)的鈑金接觸肩(22)接觸所述鈑金零件(25)的一側(cè)(42)且所述提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征或者突出部分(24)已戳入所述鈑金零件(25)中，以及所述圓柱形鉚釘部分(18)已被重塑，以形成容納在較大直徑的孔區(qū)域(54)中的鉚釘巻邊(44)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，通過鉆孔工藝或者通過兩步?jīng)_壓工藝制成所述階形孔(50)。
15. —種制造特別采用較厚鈑金零件(25)的根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一所述的部件組件的方法，其特征在于，利用穿孔沖頭(60)或者其他方法對(duì)所述鈑金零件穿孔，以形成錐形孔(62)，所述錐形孔(62)在從所述鈑金零件(25)與所述鈑金接觸肩(22)相鄰的一側(cè)(42)到遠(yuǎn)離其的一側(cè)(46)的方向上漸擴(kuò)，其中，所述孔(62)在鄰近所述鈑金接觸肩(22)的一側(cè)(64)處具有直徑(D2)，所述直徑(D2)至少基本上對(duì)應(yīng)于所述軸零件(14)的直徑(D2)，所述緊固件(10)的軸零件(14)被按壓通過所述孔(62)，直到所述法蘭零件(12)的鈑金接觸肩(22)接觸所述鈑金零件(25)的一側(cè)(42)且所述提供防止旋轉(zhuǎn)的安全特征或者突出部分(24)已戳入所述鈑金零件(25)中，以及所述圓柱形鉚釘部分(18)被再成形為插入所述錐形漸擴(kuò)孔(62)中的錐形鉚釘巻邊(44)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述錐形延伸的孔(62)鄰接鄰近所述鈑金接觸肩(22)形成的所述孔的圓柱形區(qū)域(64)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，采用其直徑(D2)對(duì)應(yīng)于所述軸零件(14)的直徑的穿孔沖頭(60)與較大孔直徑(D3)的穿孔沖模(66)結(jié)合，制成所述錐形孔(62)。
全文摘要
一種部件組件，包括鈑金零件和緊固件，該緊固件具有較大直徑的法蘭零件和較小直徑的軸零件，該軸零件從該法蘭零件向遠(yuǎn)處延伸并在其遠(yuǎn)離該法蘭零件的一端部融入圓柱形鉚釘部分，該部件組件的特征在于該緊固件被設(shè)計(jì)用于與具有3mm和更大范圍內(nèi)厚度的鈑金零件一起使用。對(duì)于較薄鈑金零件，該鈑金零件具有平滑穿孔的圓柱形開口，該圓柱形開口的直徑對(duì)應(yīng)于該軸零件的直徑，該圓柱形鉚釘部分被重塑成接觸該鈑金零件下側(cè)的鉚釘卷邊。對(duì)于中等厚度的鈑金零件，該鈑金零件具有階形孔，該階形孔的較大直徑的孔區(qū)域容納鉚釘卷邊。對(duì)于較厚鈑金零件，該鈑金零件具有錐形穿孔的孔，并且圓柱形鉚釘部分被重塑成插入該錐形漸擴(kuò)孔的錐形鉚釘卷邊。
文檔編號(hào)F16B37/06GK101725613SQ20091017517
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者克里斯蒂安·索娃, 杰瑞·巴貝吉, 理查德·漢弗伯特, 邁克爾·威爾斯 申請(qǐng)人:形狀連接技術(shù)有限公司及兩合公司