具有孔的金屬件制造技術

本實用新型專利技術公開了一種具有孔的金屬件，通過形成凸緣并使凸緣折回到自身上方來加強孔，使得凸緣的卷曲外表面限定孔的周邊。剪切邊與孔的周邊隔開。插入到孔中的緊固件的軸與非剪切面接觸。可以環繞凸緣裝配加強環。在本實用新型專利技術中，通過使剪切面遠離孔，在動態加載期間避免了現有技術中由孔的剪切面所引起的裂紋發展的情況。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及限定更加堅固的沖孔的金屬件、具有加強孔幾何結構的組件以及制造更堅固的孔幾何結構的技術。
技術介紹
車輛制造商正在避免使用低碳鋼薄板而轉向鋁、先進高強度鋼(AHSS)或超高強度鋼(UHSS)面板。鋁、AHSS和UHSS相對于低碳鋼提供了高強度/輕重量。然而，這些面板與低碳鋼相比具有較低的延展性。鋁、AHSS和UHSS所存在的一個問題是，在動態加載期間由沖孔的剪切面產生裂紋發展。 由于在AHSS中對剪切面拉伸性的敏感度較高，所以在動態加載期間裂紋從面板的剪切面的傳播改變了材料的破壞模式。由于低碳鋼對邊緣裂紋不太敏感，從而低碳鋼面板的破壞模式提供了吸收塑性變形的能量。高強度/輕重量可選材料面板的破壞模式在裂紋傳播時不會有效地吸收加載能量。沖孔是一種金屬成形處理，其中，從金屬件中剪切材料來形成一個孔。沖孔機在金屬件中剪切孔，被剪切材料(也稱為廢切邊)如同廢料一樣扔掉。在這種處理中，通過剪切面來限定孔的周邊。可以將緊固件插入到孔中來將物體連接到一起。緊固件具有穿過物體的孔的軸以將該物體固定至另一個物體。緊固件的軸通常與沖孔的剪切面鄰接。剪切面具有極小的裂紋。當對利用緊固件而緊固在一起的物體施加力時，緊固件的軸會向孔的剪切面施加應力。孔的剪切面中的極小裂紋在金屬件中開始裂開的位置處是應力誘導。由于緊固件所施加的應力，剪切面趨于在裂紋處斷裂、裂開或撕裂。在提交本申請之前，考慮以下參照申請=Akahane等人的美國專利第6，968，723號、Babej等人的美國專利第7，318，696號、Gafri等人的美國專利第6，708，542號以及Pourboghrat等人的美國專利第6，631, 630號。
技術實現思路
公開了在金屬件上形成輻射狀凸緣來整體加強孔的方法。該方法通過使剪切面遠離孔周邊而實現具有較高邊緣裂紋敏感度的材料中沖孔的破壞模式的顯著改善。與剪切面位于孔周邊的情況相反，凸緣折回到自身上方，并且凸緣的外表面/卷曲面成為孔的周邊。該方法產生具有孔的金屬件，金屬件的非剪切面形成孔的周邊。與相同條件下的剪切面相t匕，金屬件的非剪切面在向孔施加應力的動態加載情況下更加堅固。根據本技術的另一方面，加強環(優選與金屬件相比具有更高的抗拉強度)被裝配在凸緣周圍并隨著凸緣折回到自身上方而被凸緣保持。可選地，在凸緣折回到自身上方的情況下，諸如銅焊堆積物或高強度粘合劑的加強填充材料可以被涂覆至凸緣。在這些其他方面的任一方面中，加強環、銅焊或高強度粘合劑增加了孔的堅固性，并且在動態加載期間增加了能量吸收。根據本技術的又一方面，在孔內設置緊固件，緊固件具有與凸緣的卷曲面相鄰的軸。緊固件可具有頂蓋，其在卷曲面和剪切邊之間與凸緣區域直接或間接接觸。隨著緊固件被固定，頂蓋夾緊凸緣。可選地，緊固件可以夾住第二物體，第二物體在卷曲面和剪切邊之間與凸緣區域接觸。在任一方面，該組件可以包括加強填充材料、加強環，或者根本沒有加強件。根據本技術的又一方面，公開了用于沖壓具有凸緣的孔的模具，其中使凸緣形成為折回到自身上方。在所示實施例中，孔周圍的凸緣通過模具而形成為折回到自身上方。模具可以形成具有或不具有加強環的凸緣。所示實施例示出了在單個模具中使凸緣形成為折回到自身上方，然而，單個模具可以從一側穿孔且從一側形成凸緣，而第二模具從另一側使凸緣折回到自身上方。根據本技術的一個方面，提供了一種具有孔的金屬件，包括從金屬件的一側 開始延伸且具有第一表面和在金屬件上與所述第一表面相對的第二表面的凸緣以及在第一表面和第二表面之間延伸的剪切邊，其中，凸緣折回到第一表面上，第二表面限定孔的一部分，并且剪切邊與孔隔開。優選地，凸緣是一個連續凸緣，并且連續凸緣的第二表面限定孔的整個周邊。優選地，凸緣是一個連續圓形凸緣，并且連續圓形凸緣的第二表面限定孔的周邊。優選地，金屬件還包括加強環，加強環圍繞孔進行設置并與凸緣的第一表面相鄰，其中，凸緣在孔的周圍保持加強環。優選地，加強環的徑向截面是圓形。優選地，加強環的徑向截面是多邊形。優選地，加強環由與金屬件相比具有更大抗拉強度的材料制成。優選地，金屬件還包括位于加強環上的防銹涂層。優選地，金屬件還包括涂覆在加強環的表面上以將加強環結合至金屬件的粘合劑。根據本技術的另一方面，提供了一種組件，包括包括限定孔的翻轉凸緣的金屬件，凸緣具有與卷曲面隔開的剪切邊，使得卷曲面的一部分限定孔的周邊；以及設置在孔中的緊固件，緊固件具有與卷曲面的一部分接觸的軸。優選地，該組件還包括圍繞孔設置并通過翻轉凸緣保持的加強環。優選地，該組件還包括具有底側表面的凸緣以及設置在通過翻轉凸緣的底側表面和金屬件限定的空間內的填充材料。優選地，緊固件頂蓋，頂蓋具有基本上垂直于軸的表面，使得頂蓋表面在限定孔的周邊的卷曲面的一部分與剪切邊之間與凸緣接觸。優選地，卷曲面具有基于金屬件材料的可成形性而選擇的彎曲半徑。優選地，該組件還包括圍繞孔設置并通過翻轉凸緣保持的加強環，其中，加強環的徑向截面具有與凸緣的所述卷曲面的彎曲半徑相對應的厚度。根據本技術的另一方面，提供了一種加強具有孔的金屬件的方法，包括以下步驟在金屬件上沖孔，以形成具有剪切邊和非剪切面的凸緣；以及使凸緣成形為折回到自身上方，使得非剪切面限定孔的周邊，并且剪切邊遠離孔的周邊。優選地，該方法還包括以下步驟在使凸緣成形為折回到自身上方之前，圍繞凸緣裝配加強環，使得凸緣在所述孔的周圍保持加強環。優選地，該方法還包括以下步驟在凸緣周圍裝配加強環之前，使加強環涂有防銹涂層。優選地，該方法還包括以下步驟在凸緣周圍裝配加強環之前，使加強環涂有粘合劑。優選地，該方法還包括以下步驟在凸緣周圍裝配加強環之前，使凸緣涂有粘合劑。在本技術中，通過使剪切面遠離孔，在動態加載期間避免了現有技術中由孔的剪切面所引起的裂紋發展的情況。附圖說明圖I是具有限定孔的凸緣的金屬件的立體圖；圖2是具有限定孔的凸緣和在凸緣周圍設置的加強環的金屬件的立體圖；圖3是具有限定孔的凸緣的金屬件的立體圖，其中凸緣被成形為折回到自身上方；圖4是示出凸緣成形為折回到自身上方的沿著圖3的線4-4截取的截面圖；圖5是示出凸緣成形為折回到自身上方的與圖4相似的截面圖，其中凸緣在孔的周圍保持圓形加強環；圖6是如圖4所示具有凸緣的金屬件的截面圖，其中在孔內設有緊固件；圖7是如圖5所示具有凸緣的金屬件的截面圖，其中在孔內設有緊固件；圖8是處于將凸緣成形為折回到自身上方的初始階段的模具的截面圖，其中，圖的右半部分包括加強環而圖的左半部分不包括加強環；圖9是處于將凸緣成形為折回到自身上方的中間階段的模具的截面圖，其中，視圖的右半部分包括加強環而圖的左半部分不包括加強環；以及圖10是處于將凸緣成形為折回到自身上方的最終階段的模具的截面圖，其中，視圖的右半部分包括加強環而圖的左半部分不包括加強環。具體實施方式以下詳細描述公開了多個實施例。在不同的實施例中使用相同的參照標號，在后面的實施例中包括相同的元件來簡化描述。參照圖1，示出具有孔22的金屬件20。在該圖中，通過遠離金屬件20的一側26延伸的凸緣24來限定孔22。當凸緣24折回到自身上方時，凸緣24具有將成為所成形凸緣24的內表面28和外表面30的表面。在生成孔22的沖孔和卷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有孔的金屬件，其特征在于，所述金屬件包括：從所述金屬件的一側開始延伸且具有第一表面和在所述金屬件上與所述第一表面相對的第二表面的凸緣以及在所述第一表面和所述第二表面之間延伸的剪切邊，其中，所述凸緣折回到所述第一表面上，第二表面限定所述孔的一部分，并且所述剪切邊與所述孔隔開。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：謝爾蓋·費奧多羅維奇·戈洛瓦先科，
申請(專利權)人：福特環球技術公司，
類型：實用新型
國別省市：