技术领域
[0001] 本
发明涉及了
紧固件技术领域，具体的是一种铆钉。
背景技术
[0002] 自穿刺铆钉用于薄板连接时，由于无需在被连接的板材上预打孔，连接
位置随意，且自穿刺铆钉在连接后没有废料钉芯、节省材料、操作简单效率高，因此，很适合大批量流
水线作业，应用十分广泛。
[0003] 图1为现有的自穿刺铆钉的
铆接原理图，现有自穿刺铆钉多为空心铆钉，包括一体成型的头部11和脚部12。所述头部11和所述脚部12的厚度相仿，使得所述脚部12的内部形成空间较大的内腔13，便于在连接过程中，板材
变形的材料流入所述内腔13中。在铆接过程中，在下模31中间的凸包311和上模32共同作用下，第一
工件21和第二工件22与凸包311对应之处受到压
力发生变形，两个工件此处的金属大量流向所述脚部12的内腔13内，而铆钉脚部12的下缘在下模31的凸包311
挤压下发生外翻，以对第一工件21产生剪力，第一工件21在承受较大拉力和剪力后下发生断裂，铆钉脚部12的下缘穿过第一工件21扣入第二工件22中，与两个工件形成互
锁。
[0004] 在现有的自穿刺铆钉连接技术中，由于铆钉与板材形成互锁结构时需要穿透第一工件21，导致第一工件21和第二工件22之间的
流体可以通过铆钉与第一工件21之间的缝隙渗透，因此，对于具有防水等高
密封性要求的连接中，现有的自穿刺铆钉并不太适用。
发明内容
[0005] 为了克服
现有技术中的
缺陷，本发明
实施例提供了一种铆钉，其用于解决上述问题中的至少一种。
[0006] 本
申请实施例公开了：一种铆钉，用于对多个工件进行连接，其包括：
[0007] 主体部，所述主体部具有相对的第一端和第二端，其中所述主体部具有位于其第二端并且沿所述主体部的周向延伸的
侧壁；
[0008] 芯部，所述芯部设置在所述主体部的第二端，其中所述芯部被容纳在所述主体部的侧壁内，并且所述芯部具有在所述铆钉对多个工件进行铆接时能够抵触至少一个工件的端面，从而使所述端面挤压被铆接的工件的材料向所述芯部的外侧流动；
[0009] 其中，所述芯部和所述主体部的侧壁之间形成有容纳空间，所述容纳空间用于在所述铆钉对多个工件进行铆接时容纳流入其中的工件的材料，并使得所述主体部的侧壁至少部分地向其外侧方向变形。
[0010] 具体的，所述主体部和所述芯部为一体式构造，或，所述主体部和所述芯部为分体式构造。
[0011] 具体的，所述容纳空间包括位于所述侧壁的内表面与所述芯部的外表面之间的间隙。
[0012] 具体的，所述容纳空间还包括所述芯部的端面限定的凹入所述主体部中的空间。
[0013] 具体的，所述芯部的端面凸出所述主体部的第二端设置，或，所述芯部的端面与所述主体部的第二端齐平，或，所述芯部的端面凹入所述主体部的第二端设置。
[0014] 具体的，所述芯部从所述主体部的第二端延伸至所述主体部的第一端。
[0015] 具体的，所述主体部的第一端的最大外径大于所述主体部的第二端的最大外径。
[0016] 具体的，所述芯部具有与所述端面相邻的一段长度，在该段长度上，所述芯部的截面外径从所述端面朝向所述主体部的第一端减小。
[0017] 具体的，所述芯部具有与所述端面相邻的裙边，所述裙边从所述芯部的外表面凸起并且沿所述芯部周向延伸。
[0018] 具体的，所述裙边具有朝向所述主体部的第一端的斜面。
[0019] 具体的，所述裙边是从所述芯部的外表面凸起的台阶面。
[0020] 具体的，从第一端向第二端的方向来看，所述主体部的侧壁的内径渐增。
[0022] 具体的，所述芯部的端面具有倒角。
[0023] 具体的，所述主体部和所述芯部为分体式构造，所述主体部和所述芯部采用过渡配合、
过盈配合、
螺纹连接或胶结连接的方式进行连接。
[0024] 具体的，所述芯部的横截面为圆形、椭圆形、方形、菱形、梯形、半圆形或三角形，或者任何其他形状的截面。
[0025] 具体的，所述芯部沿轴线方向的截面面积相等，或，所述芯部沿轴线方向的截面面积不相等。
[0026] 具体的，所述主体部和/或所述芯部采用
铝材、冷镦
钢、
不锈钢或
合金钢制成，或者任何其他材料。
[0027] 本实施例还公开了一种系统结构，包括第一工件和第二工件，以及用于将第一工件和第二工件连接的如本实施例所述的铆钉，所述第一工件和所述第二工件沿所述主体部的第一端向第二端方向排布，所述第一工件和所述第二工件在铆接后均为一体式构造。
[0028] 具体的，所述系统结构还包括至少一个第三工件，所述第三工件、所述第一工件和所述第二工件沿所述主体部的第一端向第二端方向排布，所述第三工件在通过所述
铆钉铆接时被穿破。
[0029] 本发明的实施例具有下述有益效果中的至少一个：
[0030] 1.在
冲压铆接过程中，由于受到芯部在轴向上的限制，两个工件与铆钉对应之处的大部分材料只能向铆钉的外侧流动，这使得铆钉与工件的互锁处的材料增多，确保第一工件在受到主体部的第二端的剪力作用也不会被穿透，实现了锁附功能的同时，解决了连接部防水等的密封性要求。
[0031] 2.在使用本发明所述的铆钉进行铆接时，安装模具可采用平模，即下模的模腔内为简单的平面，无需特殊的形状，这使得安装模具的结构简单，同时也降低了铆接设备与安装模具之间的对中性要求(如图1所示，现有的自穿刺铆钉在铆接时，需要使得铆接设备与下模的凸包对中)。
[0032] 3.本发明所述的主体部和芯部可采用分体的制造方式，可简化主体部的模具制造难度，提高模具的使用寿，由于采用分体式构造，主体部和芯部相互独立制造，因此，芯部可以制造成相对复杂的结构，以利于提高铆钉的锁附能力。
[0033] 4.所述主体部和芯部可采用相同或不同的材质制备而成，有利于节约材料成本；另外，所述主体部和芯部可采用铝材制成，可以对铆钉取消电
镀工序，降低生产成本，并且极大降低铆钉的重量，实现轻量化的设计。
[0034] 5.本发明所述的铆钉通过在芯部上设有裙边结构，使得铆钉在进行铆接时，一方面增加了芯部与第一工件的互锁功能，另一方面，裙边可以进一步推动主体部的第二端向外翻，从而扩大了主体部的第二端与工件的互锁量，大大提高了铆钉铆接
节点的抗拉伸能力。
[0035] 为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所
附图式，作详细说明如下。
附图说明
[0036] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037] 图1是现有技术中自穿刺铆钉的结构示意图及其工作原理图；
[0038] 图2a是本发明实施例中所述铆钉的一种剖面示意图；
[0039] 图2b是本发明实施例中所述铆钉的另一剖面示意图；
[0040] 图2c是本发明实施例中所述铆钉的又一剖面示意图；
[0041] 图3是本发明实施例中所述铆钉的工作原理图；
[0042] 图4a是本发明实施例中所述芯部的一种结构示意图；
[0043] 图4b是本发明实施例中所述芯部的另一结构示意图；
[0044] 图4c是本发明实施例中所述芯部的又一结构示意图；
[0045] 图4d是本发明实施例中所述芯部的再一结构示意图；
[0046] 图5a是本发明实施例中所述裙边的一结构示意图；
[0047] 图5b是本发明实施例中所述裙边的另一结构示意图；
[0048] 图5c是本发明实施例中所述裙边的又一结构示意图。
[0049] 以上附图的附图标记：11-头部，12-脚部，13-内腔，21-第一工件，22-第二工件，31-下模，311-凸包，32-上模，33-压料装置，4-主体部，41-第一端，42-第二端，43-容纳空间，44-侧壁，5-芯部，51-端面，52-裙边。
具体实施方式
[0050] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0051] 如图2a所示，本实施例所述的铆钉，用于对多个工件进行连接，所述铆钉包括：
[0052] 主体部4，所述主体部4具有相对的第一端41和第二端42，其中主体部4具有位于其第二端42并且沿主体部4的周向延伸的侧壁44。
[0053] 芯部5，所述芯部5设置在所述主体部4的第二端42，所述芯部5位于所述主体部4的第二端42的内侧，其被容纳在侧壁44内。
[0054] 所述芯部5和所述主体部4的侧壁44之间形成容纳空间43，容纳空间43被构造为在铆钉对多个工件进行铆接时容纳流入其中的工件的材料，并使得主体部4的侧壁44至少部分地向其外侧方向变形。具体来说，在本实施例中，所述主体部4的侧壁44至少部分地向其外侧方向变形是指，主体部4的侧壁44至少部分地向其外侧方向形变。在另一些实施例中，所述变形是指，侧壁44相对于主体部4向其外侧方向运动，使铆钉整体发生形变。
[0055] 所述芯部5具有在铆接时能与所述工件抵接的端面51。在铆钉对多个工件进行铆接时，该端面51能够抵触至少一个工件，从而该端面51挤压被铆接的工件的材料向芯部5的外侧流动。
[0056] 如图3所示，本实施例所述的铆钉在进行铆压时，先通过压料装置33和下模31将待连接的第一工件21和第二工件22预紧；接着，通过上模32向下冲压，此时，在上模32的作用下，芯部5的端面51向下压住第一工件21和第二工件22，两个工件产生变形，而受芯部5在轴向上的限制，两个工件与铆钉对应之处的大部分材料只能向铆钉的外侧流动(使得铆钉与工件的互锁处的材料增多，不容易被穿透)，第一工件21的少部分材料流入所述容纳空间43中，容纳空间43中的该少部分材料对所述主体部4的第二端42处的侧壁44产生挤压，使得所述侧壁44向外形变并扣入所述第一工件21中，形成互锁。在这一过程中，第一工件21的材料只承受了较小的剪力，且第一工件21与铆钉的互锁处的材料增多，使得第一工件21不容易发生断裂，因此，本实施例所述的铆钉在不剪断第一工件21的情况下实现了与两个工件形成互锁，既满足锁附要求，也满足了连接部的密封性要求。需要说明的是，本实施例所述的铆钉不仅限于对两个工件进行锁附，还可对三个工件、四个工件等多个工件同时进行锁附。各个工件的材质包括钢材、铝材或塑料等，各个工件的最小厚度可到达0.8mm。
[0057] 借由上述结构，本实施例所述的铆钉具有以下优点：
[0058] 1.在冲压铆接过程中，由于受到芯部5在轴向上的限制，两个工件与铆钉对应之处的大部分材料只能向铆钉的外侧流动，这使得铆钉与工件的互锁处的材料增多，确保第一工件21在受到主体部4的第二端42的剪力作用也不会被穿透，实现了锁附功能的同时，解决了连接部防水等的密封性要求。
[0059] 2.在使用本实施例所述的铆钉进行铆接时，安装模具可采用平模，即下模的模腔内为简单的平面，无需特殊的形状，这使得安装模具的结构简单，同时也降低了铆接设备与安装模具之间的对中性要求(如图1所示，现有的自穿刺铆钉在铆接时，需要使得铆接设备与下模31的凸包311对中)。
[0060] 具体的，如图2a所示，本实施例所述的铆钉，其主体部4的第一端41大体呈平面状，也可呈半球状，所述主体部4的第二端42大体呈圆柱状，所述主体部4的第一端41的最大外径大于所述主体部4的第二端42的最大外径。所述主体部4的第一端41和第二端42的连接处设有倒角过渡。所述主体部4的第二端42处的侧壁44设有倒角，所述芯部5的端面51也设有倒角，进一步防止铆钉对第一工件21的材料进行剪切。所述芯部5的形状与所述主体部4的第二端42的侧壁44所围构的空间的形状相匹配。例如，芯部5在第二端42处大体具有圆柱形的外表面，相应地，侧壁44可以具有大体为圆柱形的内表面，但是侧壁44内表面的直径可以略大于芯部5的外表面的直径，例如大0.1毫米以上，从而在侧壁44与芯部5之间形成间隙。
[0061] 具体的，结合图2a和图3所示，所述主体部4和所述芯部5为一体式构造，或，所述主体部4和所述芯部5为分体式构造。进一步的，当所述主体部4和所述芯部5采用分体式构造时，所述芯部5可贯穿所述主体部4的第一端41和第二端42，也即芯部5可以从第二端42延伸到第一端41。当然，所述芯部5也可以不贯穿所述主体部4的第一端41和第二端42。
[0062] 采用上述方案，可以使得所述铆钉的制造更为灵活方便，主体部4和芯部5采用分体式构造的方式，有利于简化主体部的模具制造难度，提高模具的使用寿命。
[0063] 具体的，如图2a所示，所述容纳空间43由所述主体部4的第二端42的侧壁44和所述芯部5的外表面围构而成，也即容纳空间43包括侧壁44与芯部5之间的间隙。如图2b和图2c所示，在另一些实施例中，芯部5的端面51可以凹入主体部4中，也即所述容纳空间43还可以包括芯部5的端面51限定的凹入所述主体部4中的空间。换句话说，所述芯部5的端面51凸出所述主体部4的第二端42设置，或，所述芯部5的端面51与所述主体部4的第二端42齐平，或，所述芯部5的端面51凹入所述主体部4的第二端42设置。只要确保铆接的冲压过程中，所述芯部5的端面51能抵住第一工件21，防止第一工件21变形时，大量材料流入所述容纳空间43中，导致第一工件21被所述主体部4的第二端42剪断。
[0064] 参见图4b所示，在一些实施例中，所述芯部5背离所述主体部4的第一端41的一端的截面外径自所述主体部4的第一端41向所述主体部4的第二端42变大，也即芯部5具有与端面51相邻的一段长度，在该段长度上，芯部5的截面外径从端面朝向主体部的第一端减小。在图4b中，芯部5的全部长度上，芯部5的截面外径逐渐减小。在另一些实施例中，芯部5仅在其部分长度上具有减小的截面外径。例如参照图5a至5c所示，所述芯部5背离所述主体部4的第一端41的一端设置有裙边52，裙边52从芯部5的外表面凸起并且沿芯部5轴向延伸，所述裙边52的截面外径大于所述芯部5的截面外径。进一步来说，如图5a和5b所示，在轴线方向上，所述裙边52的截面外径沿远离所述主体部4的第一端41的方向逐渐变大，也即所述裙边52大体呈燕尾型，该燕尾型的裙边具有朝向第一端41的斜面。再如图5c所示，裙边52是从芯部52的外表面凸起的台阶面。在另一些实施例中，所述裙边52的截面呈方型，但所述裙边52的截面外径大于所述芯部5的截面外径。在铆接过程中，第一工件21流入所述容纳空间43的材料可将所述芯部5或裙边52包覆、紧扣，使得所述芯部5或裙边52与所述第一工件21形成另一互锁结构，进一步提升了本实施例所述铆钉的锁附能力；另一方面，芯部5的截面外径变大的一端或裙边52可以进一步推动主体部4的第二端42向外翻，从而扩大了主体部4的第二端42与工件的互锁量，大大提高了铆钉铆接节点的抗拉伸能力。换句话说，所述芯部
5设置有用于与所述第一工件21之间形成锁定空间的扩径部，提升了铆钉的锁附能力。
[0065] 在一些实施例中，从第一端41向第二端42的方向来看，所述主体部4的侧壁44的内径渐增。如果侧壁44的外径不变，渐增的内径会使得侧壁44的厚度从第二端42向第一端41逐渐减小，形成类似于楔形结构，便于侧壁44向铆钉外侧形变并且部分地插入到第一工件21中。
[0066] 具体的，当所述主体部4和所述芯部5采用分体式构造时，所述主体部4和所述芯部5可采用过渡配合、过盈配合、
螺纹连接或胶结连接等方式进行连接。其中，所述过渡配合连接包括间隙配合和过盈配合，但所述过渡配合中所得到的间隙量很小，以使得在自由状态下，芯部5不会轻易从主体部4的第二端42内脱落，因此，在铆接过程中，第一工件21的材料不会大量流向所述容纳空间43中，不会造成第一工件21被主体部4的第二端42剪断，不影响铆钉铆接的密封性。
[0067] 具体的，如图4a至4d所示，为了适应不同的锁附需求，所述芯部5的横截面可为圆形、椭圆形、方形、菱形、梯形、半圆形或三角形等任意形状，也即，所述芯部5可为圆柱体、圆锥体、椭圆体、方体等任意形状。进一步的，所述芯部5沿其轴线方向的横截面的面积可以相等，如圆柱体等，也可以不相等，如圆锥体等。
[0068] 具体的，得益于本实施例所述铆钉的锁附原理(即铆钉的主体部无需刺穿第一工件21，因此铆钉的主体部硬度、强度要求较低)，所述主体部4和所述芯部5可分别采用铝材、冷镦钢、不锈钢或
合金钢等任意材料制成，采用铝材制成的铆钉，可以对铆钉取消
电镀工序，降低生产成本，并且极大降低铆钉的重量，实现轻量化的设计。根据待连接的工件的材质需求，同一铆钉的所述主体部4和所述芯部5的材质可相同，也可不同，以达到既满足锁附效果，又节约成本的效果。
[0069] 如图3所示，本实施例所述的系统结构，包括第一工件21和第二工件22，以及用于将所述第一工件1和第二工件22连接的如本实施例所述的铆钉，所述第一工件21和所述第二工件22沿所述主体部4的第一端41向第二端42排布，所述第一工件21和所述第二工件22在铆接后均为一体式构造。具体来说，所述第一工件21和所述第二工件22在铆接后，仍分别保持铆接前的一体式结构，没有被铆钉穿破或剪断，因此，本实施例所述的系统结构，其密封性良好。进一步的，所述系统结构还包括至少一个第三工件(未图示)，所述第三工件、所述第一工件21和所述第二工件22沿所述主体部4的第一端41向第二端42排布，所述第三工件在通过所述铆钉铆接时被穿破，即，在铆接后，所述第三工件与铆钉对应之处被铆钉剪断，使得第三工件变成分体的两部分，而第一工件21和第二工件22仍分别保持一体式结构。需要说明的是，所述第三工件的数量不仅限于一个，可以为多个，多个第三工件均被穿破，但第一工件21和第二工件22均未被穿破，既保证了所述系统结构的气密性，也确保了铆钉对多个工件的锁附性能。
[0070] 本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本
说明书内容不应理解为对本发明的限制。
