本发明涉及双层金属板料连接工艺，尤其涉及一种金属板料无铆冲压连接装置及方法。
背景技术：
1、现有的无铆冲压连接工艺中，被连接件(板、管、型材)在一个连续的加工过程中经过冲压而形成接头，具体是在板材之间形成互相镶嵌的机械互锁结构实现板材可靠连接，这种连接工艺会使板面产生凸起，不利于后序工艺的进行，影响连接板美观性，需要通过控制板材的塑性变形形成联锁，因此只能对塑性性能较好的材料进行连接，而且接合颈部的上片材不能过度变薄，对冲压过程工艺要求严格，此外，标准化和计算方法不足，设备调试繁琐，影响生产成本、生产效率。
2、具体而言，请参见中国专利文献cn211247983u，提供了《一种可移动反向无铆钉铆接模具》，其中记载了：包括凸模、可移动压边圈、可反向冲压凹模；凸模上设置反向限位凸台，在反向铆接阶段，反向限位凸台可与压边圈的可移动滑块上的凸台配合，限制凸模向上的运动；可移动压边圈包括压边圈圆盘、导槽和可移动滑块，可移动滑块上设置凸台，在反向铆接阶段可与凸模上反向限位凸台配合，限制凸模向上的运动；可反向冲压凹模包括固定凹模和t形可移动凹模，固定凹模内设置阶梯孔，阶梯孔与t形可移动凹模顶部的环型槽形成类似传统无铆钉铆接的冲压型腔，在第一次铆接环节，材料流入型腔内，铆接接头形成，同时限制t形可移动凹模向下的运动。用该可移动反向无铆钉铆接模具进行铆接可直接进行反向二次冲压，从而加强机械铆接紧固效果，但是，该技术方案仍然存在不足，相对于传统无铆铆接，只对铆接的紧固效果进行加强，提升强度也有限，而且在模具复杂程度增大的情况下，对铆接性能提升不显著。
3、再者，请参见中国专利文献cn108380765a所提供的方案，首先通过数控cnc机床在碳纤维复合材料板的中心切割出一个通孔；再将带有通孔的碳纤维复合材料板和铝合金板从下至上依次放在凹模上，冲头、压边圈、碳纤维复合材料板通孔与凹模同心放置，驱动压边圈下移，直至压紧碳纤维复合材料板和铝合金板；启动碳纤维复合材料与铝合金无铆钉铆接装置，使冲头冲压铝合金板，直至弹簧垫块ⅰ完全嵌入弹簧垫块ⅱ凹槽中；冲头继续冲压碳纤维复合材料板和铝合金板，直至弹簧ⅱ完全压缩，铝合金板在碳纤维复合材料板的通孔处随着冲头的持续加压，金属向碳纤维复合材料板通孔的两侧流动形成自锁结构，直至冲头到达下止点，完成无铆钉铆接；对碳纤维复合材料与铝合金无铆钉铆接装置铆接机进行泄压，弹簧ⅱ回弹，产生回弹压力使接头二次成形，增大底切；冲头向上运动回程，准备进行下一次铆接。从该方案的技术方法来看，能解决不同强度板料以及减材冲压铆接，由于需要先钻预制孔，再进行铆接，不仅增加了工艺复杂程度，也增大了工艺成本、降低了生产效率，不利于实际生产，而且该技术方案是在垫板和凹模下增加弹簧实现其往返运动，使得可靠性以及模具使用寿命也大大降低，难以满足异种轻质板料、异种结构的可靠减材无铆连接。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种模具结构简单、易于实现、连接关系可靠、加工效率高的金属板料无铆冲压连接装置及方法。
2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
3、一种金属板料无铆冲压连接装置，其包括有上压边圈、下压边圈、凸模、凹模和砧模，所述上压边圈开设有凸模腔，所述凸模设于所述凸模腔内且能沿着所述凸模腔上下运动，所述下压边圈上开设有凹模腔，所述凹模的上端设于所述凹模腔内且能沿着所述凹模腔上下运动，所述凹模腔与所述凸模腔同轴对齐，且所述凹模腔的直径大于所述凸模腔的直径，所述上压边圈和所述下压边圈之间用于夹紧待冲压的上板和下板，所述凹模内设有砧模腔，所述砧模设于所述砧模腔内且能够沿着所述砧模腔上下运动，所述砧模的上端形成有球面部。
4、优选地，所述凸模的侧部开设有台阶口，所述台阶口延伸至所述凸模的下端。
5、优选地，所述下压边圈的下端固定有支架，所述凹模穿过所述支架且二者滑动配合。
6、优选地，所述支架上穿设有凹模定位销，所述凹模的外侧壁开设有凹模定位槽，所述凹模定位销插设于所述凹模定位槽内。
7、优选地，所述凹模上穿设有砧模限位销，所述砧模的外侧壁开设有砧模限位槽，所述砧模限位销插设于所述砧模限位槽内。
8、优选地，所述砧模的外侧壁开设有两个砧模限位槽，两个砧模限位槽对称设于所述砧模的两侧。
9、优选地，所述砧模的外侧壁开设有两个螺旋滑槽，两个螺旋滑槽分设于所述砧模的两侧，所述螺旋滑槽的一端与一个砧模限位槽的上端相连通，所述螺旋滑槽的另一端与另一个砧模限位槽的下端相连通。
10、优选地，所述凸模由预设的上冲压机构驱使运动，所述砧模由预设的下冲压机构驱使运动，所述凹模由预设的升降机构驱使运动，所述上压边圈和所述下压边圈由预设的张合机构驱使二者相对运动。
11、优选地，所述下压边圈为圆柱形边圈，所述支架为长方体支架。
12、一种金属板料无铆冲压连接方法，该方法基于以上所述的装置实现，所述方法包括如下步骤：步骤s1，所述上压边圈和所述下压边圈相对张开，将待冲压的所述上板和所述下板层叠放置于所述上压边圈和所述下压边圈之间；步骤s2，所述凹模的上端抵接所述下板，所述砧模相对所述凹模下降预设距离；步骤s3，驱使所述凸模向下冲压所述上板和所述下板，将所述上板和所述下板压入所述砧模腔内并且形成形变部位；步骤s4，所述凸模上升复位，所述凹模相对所述凹模腔下降，之后驱使所述砧模向上冲压所述形变部位，所述形变部位的拐角处向所述凹模腔内扩展，直至将所述形变部位中对应所述下板的部分撕裂并且形成分离部；步骤s5，所述凹模和所述砧模同步下降，以令所述分离部从所述凹模腔内掉出；步骤s6，令所述砧模的上端边缘与所述凹模的上端面对齐，所述球面部相对所述凹模向上凸出；步骤s7，驱使所述凹模和所述砧模同步上升，所述球面部抵接所述形变部位的中心处，所述凹模冲压所述形变部位的边缘，令所述形变部位的边缘卷曲并且包覆所述下板的撕裂处。
13、本发明公开的金属板料无铆冲压连接装置中，利用预设的冲压、升降等驱动机构驱使所述上压边圈、所述下压边圈、所述凸模、所述凹模和所述砧模执行相应的动作，具体工艺流程中，先驱使所述上压边圈和所述下压边圈相对张开，将待冲压的所述上板和所述下板层叠放置于所述上压边圈和所述下压边圈之间，之后驱使所述凹模上升以令其上端抵接所述下板，同时驱使所述砧模相对所述凹模下降预设距离，预留形变空间，之后执行向下冲压动作，驱使所述凸模向下冲压所述上板和所述下板，将所述上板和所述下板压入所述砧模腔内并且形成形变部位，再驱使所述凸模上升复位，同时所述凹模相对所述凹模腔下降，之后再驱使所述砧模向上冲压所述形变部位，使所述形变部位的拐角处向所述凹模腔内扩展，在扩展应力作用下，将所述形变部位中对应所述下板的部分撕裂并且形成分离部，之后控制所述凹模和所述砧模同步下降，使所述分离部从所述凹模腔内掉出，最后执行压合步骤，令所述砧模的上端边缘与所述凹模的上端面对齐，所述球面部相对所述凹模向上凸出，驱使所述凹模和所述砧模同步上升，所述球面部抵接所述形变部位的中心处，所述凹模冲压所述形变部位的边缘，在所述凹模施加的压力作用下使所述形变部位的边缘卷曲，并且包覆所述下板的撕裂处，金属板料无铆冲压连接工艺完成。相比现有技术而言，本发明基于简单的模具实现了对双层金属板料的无铆冲压连接，该装置易于制造且应用成本更低，而且冲压连接关系更加可靠，动作连贯性更好，冲压连接效率更高。
1.一种金属板料无铆冲压连接装置，其特征在于，包括有上压边圈(1)、下压边圈(2)、凸模(3)、凹模(4)和砧模(5)，所述上压边圈(1)开设有凸模腔(10)，所述凸模(3)设于所述凸模腔(10)内且能沿着所述凸模腔(10)上下运动，所述下压边圈(2)上开设有凹模腔(20)，所述凹模(4)的上端设于所述凹模腔(20)内且能沿着所述凹模腔(20)上下运动，所述凹模腔(20)与所述凸模腔(10)同轴对齐，且所述凹模腔(20)的直径大于所述凸模腔(10)的直径，所述上压边圈(1)和所述下压边圈(2)之间用于夹紧待冲压的上板(100)和下板(101)，所述凹模(4)内设有砧模腔(40)，所述砧模(5)设于所述砧模腔(40)内且能够沿着所述砧模腔(40)上下运动，所述砧模(5)的上端形成有球面部(50)。
2.如权利要求1所述的金属板料无铆冲压连接装置，其特征在于，所述凸模(3)的侧部开设有台阶口(30)，所述台阶口(30)延伸至所述凸模(3)的下端。
3.如权利要求1所述的金属板料无铆冲压连接装置，其特征在于，所述下压边圈(2)的下端固定有支架(6)，所述凹模(4)穿过所述支架(6)且二者滑动配合。
4.如权利要求3所述的金属板料无铆冲压连接装置，其特征在于，所述支架(6)上穿设有凹模定位销(60)，所述凹模(4)的外侧壁开设有凹模定位槽(41)，所述凹模定位销(60)插设于所述凹模定位槽(41)内。
5.如权利要求1所述的金属板料无铆冲压连接装置，其特征在于，所述凹模(4)上穿设有砧模限位销(42)，所述砧模(5)的外侧壁开设有砧模限位槽(51)，所述砧模限位销(42)插设于所述砧模限位槽(51)内。
6.如权利要求5所述的金属板料无铆冲压连接装置，其特征在于，所述砧模(5)的外侧壁开设有两个砧模限位槽(51)，两个砧模限位槽(51)对称设于所述砧模(5)的两侧。
7.如权利要求6所述的金属板料无铆冲压连接装置，其特征在于，所述砧模(5)的外侧壁开设有两个螺旋滑槽(52)，两个螺旋滑槽(52)分设于所述砧模(5)的两侧，所述螺旋滑槽(52)的一端与一个砧模限位槽(51)的上端相连通，所述螺旋滑槽(52)的另一端与另一个砧模限位槽(51)的下端相连通。
8.如权利要求1所述的金属板料无铆冲压连接装置，其特征在于，所述凸模(3)由预设的上冲压机构驱使运动，所述砧模(5)由预设的下冲压机构驱使运动，所述凹模(4)由预设的升降机构驱使运动，所述上压边圈(1)和所述下压边圈(2)由预设的张合机构驱使二者相对运动。
9.如权利要求3所述的金属板料无铆冲压连接装置，其特征在于，所述下压边圈(2)为圆柱形边圈，所述支架(6)为长方体支架。
10.一种金属板料无铆冲压连接方法，其特征在于，该方法基于权利要求1-9任一项所述的装置实现，所述方法包括如下步骤：
