铆接工艺与设备

铆接工艺与设备 2007-12.25/YF001 2007-12-25 HAPM/YF-001 Administrator 1 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 铆接工艺与设备 2007-12.25/YF001 1 旋铆工艺与设备 1.01 旋铆设备 1.01-1 工艺原理与特点 一、冷碾铆接法的基本原理及工艺特点： 所谓冷碾铆接法，就是利用铆杆对铆钉局部加压，并绕中心连续摆动直到铆钉成形 的铆接方法。按照这种铆接法的冷碾轨迹，可将其分为摆碾铆接法及径向铆接法。 摆碾铆接法较易理解，该铆头仅沿着圆周方向摆动碾压。而径向铆接法较为复杂， 它的铆头运动轨迹是梅花状的，铆头每次都通过铆钉中心点，即铆头不仅在圆周方 向有运动，而且沿径向也在摆动碾压。就两种铆接法比较而言，径向铆接面所铆零 件的质量较好，效率略高，并且铆接更为稳定，铆件无须夹持，即使铆钉中心相对 主轴中心略有偏移也能顺利完成铆接工作。而摆碾铆接机必须将工件准确定位，最 好夹持铆件。然而径向铆接机因结构复杂，造价高，维修不方便，非特殊场合一般 不采用。相反地，摆碾铆接机结构简单，成本低，维修方便，可靠性好，能够满足 90％以上零件的铆接要求，因而受到从多人士的亲睐。此外，利用摆碾铆接的原 理，还可以制造适宜于多点铆接的多头铆接机，在现代工业生产中有其独特的优势。 二、冷碾铆接法同传统铆接法的工艺特性对比 1、 冷碾铆接法所需摆碾力极小，仅为锤击、冲压等铆接方式的 1／10－1／15。 因为传统的铆接方式是铆杆对铆钉事例施压，其压力越靠近轴心越大，而冷碾 铆接法是以连续的局部变形便铆钉成形，其所施压力离铆钉中心越远越大，这 2 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 恰恰符合材料变形的自然规律。因此，采用冷碾铆接法所需设备吨位极小，节 省费用。 2、 冷碾铆接法使铆钉的变形顺从金属自然流向，不会降低材料的缺口冲击韧性和 延展性，减少了在铆钉墩头周围出现切向拉应力过高的危险，铆后材料无折断 纤维流，能提高铆钉的承载能力。将摆动冷碾铆接与传统锤击、冲压铆接试件 做破坏性试验后知，冷碾铆接法所产生的联接强度约高于传统铆接的 80％。冷 碾铆接后铆钉几乎无弯曲、鼓肚、墩粗等变形现象。同时与铆钉相连的部件毫 无变形。而用锤击、冲压铆接，由于是事例施压，冲击盛开，上述缺陷较为明 显。 3、 冷碾铆接法铆头在铆钉上作纯滚动而无滑动，铆钉成型后的表面粗糙度仅取决 于铆头，而铆头表面粗糙度容易保证，因而采用冷碾铆接铆钉表面光洁美观是 其它铆接方法所不能比拟的。 4、 采用冷碾铆接法铆接时几乎无噪声（低于 70db）、无振动。而传统的锤击、 冲压铆接方式噪声超过 90db。 5、 冷碾铆接机操作方便安全。冲床冲铆经常发生冲掉手指等恶性事故，人工锤铆 误伤也时有发生，而碾铆相对较安全。主轴虽有旋转，但有可行的安全保护罩， 铆头与工件接触面小。 6、 使用冷碾铆接机时，由于铆钉材料具有特别好的形变性能，铆杆不会出现质量 问题，寿命较高，同时，只要改变铆头的形状，就可以铆接多种形状。 三、冷碾铆接法的应用范围 1、 可铆接的材料：除了可铆接低碳钢铆钉外，还可铆接中碳钢及不锈钢铆钉，当 然铜、铝铆钉更是在铆接范围之列。 3 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 2、 可铆接的形状：只要改变铆头的形状，就能铆接成各种形状，此外，径向铆接 机还可和于压印。 3、 适用行业：冷碾铆接法可广泛用于精密机械、纺织器材、钢制家具、建筑五金、 高低压电器、五金工具、汽车、摩托车配件等众多行业，特别是在汽车门锁、 刮水器、制动器、离合器、后门撑杆、门铰链、玻璃升降器、化油器、手制动 器、转向球接头、摩托车减震器等汽摩配件行业中应用更为广泛。 1.01-2 设备型号与选型 我公司目前现有的旋铆设备主要采采购于武汉长江铆接机制造公司. [1]径向铆接机设备型号 JM3T Q JM3T QB JM6T JM6T Q JM9 JM9T JM12 /C JM16 /C JM20 JM30 结构形 式 径向台 式 径向台 式 径向台 式 径向台 式 径向立 式 径向台 式 径向立 式 径向立 式 径向立 式 径向立 式 动力 气动 气动 液压 气动 液压 液压 液压 液压 液压 液压 最大铆 接直径 （mm ） φ3 φ3 φ6 φ6 φ9 φ9 φ12 φ16 φ20 φ30 最大铆 接压力 （Kn） 3.5 3.5 9 9 14 14 20 34 65 90 最大工 作行程 （mm ） 20 20 30 30 30 30 30/60 30/60 30 30 铆头到 工作台 最大距 离 （mm ） 55 80 150 150 245 220 340 200 260 280 铆头中 心到机 身面距 离 80 80 125 125 135 160 135 195 225 225 4 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 （mm ） 工作台 长×宽 （mm ） φ60 240×1 80 320×2 20 320×2 20 260×2 30 360×2 90 260×2 30 350×2 85 430×29 0 430×2 90 工作台 定位孔 直径 （mm ） φ10 φ10 φ16 φ16 φ16 φ16 φ16 φ25 φ25 φ25 机头或 工作台 升降量 （mm ） 50 80 150 150 245 220 340 200 260 280 主 轴 电 机 功 率 Kw 0.18 0.18 0.37 0.37 0.75 0.75 0.75 1.1 2.2 4.2 转 速 rp m 960 960 960 960 960 960 960 960 960 960 油 泵 电 机 功 率 Kw －－－ －－－ 0.55 －－－ 0.55 0.55 0.55 1.1 2.2 2.2 转 速 rp m －－－ －－－ 1400 －－－ 1400 1400 1400 1400 1400 1400 外形尺 寸 长 ×宽× 高 （mm ） 350×3 00 ×650 350×3 00 ×650 400×3 20 ×900 400×3 20 ×800 730×4 90 ×1470 725×4 50 ×1010 730×4 90 ×1570 850×6 00 ×1650 1070×6 00 ×1930 830×5 60 ×2105 机床净 重 （Kg) 50 50 85 70 350 280 380 570 850 1500 5 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 [2]摆辗铆接机设备型号 GM6 T GM6TQ GM9／ A GM9 T GM9L GM16/ C GM16/ C GM20 GM 30 结构形式 摆辗台式 摆辗台式 摆辗立式 摆辗 台式 摆辗落地 式 摆辗立式 摆辗立式 摆辗立式 摆辗 立式 动力 液压 气动 液压 液压 液压 液压 液压 液压 液压 最大铆接 直径 （mm） φ6 φ6 φ9 φ9 φ9 φ12 φ16 φ20 φ30 最大铆接 压力 （Kn） 9 9 14 14 14 20 34 65 90 最大工作 行程 （mm） 30 30 30 30 30 30/60 30/60 30 30 铆头到工 作台最大 距离 （mm） 150 150 270 220 820 340 200 265 280 铆头中心 到机身面 距离 （mm） 125 125 135 160 160 135 195 225 225 工作台长 ×宽 （mm） 320× 220 320×22 0 260×23 0 360× 290 360×29 0 260×23 0 350×28 5 430×29 0 430 ×2 90 工作台定 位孔直径 （mm） φ16 φ16 φ16 φ16 φ16 φ16 φ25 φ25 φ25 机头或工 作台升降 量 （mm） 150 150 270 220 220 340 200 265 280 主 轴 电 机 功率 Kw 0.37 0.37 0.37 0.37 0.37 0.75 1.1 2.2 4 转速 rpm 960 960 960 960 960 960 960 960 960 油 泵 电 机 功率 Kw 0.55 －－－ 0.55 0.55 0.55 0.55 1.1 2.2 2.2 转速 rpm 1400 －－－ 1400 1400 1400 1400 1400 1400 140 0 [3]公司 摆辗铆 外形尺 寸 长 宽×高 （mm 机床净 （Kg 司现有设备型 铆接机 GM 尺 长× 高 m） 400× 320 ×800 净重 ) 85 型号 M16-C 400×50 0 ×800 70 700×50 0 ×1470 7 4 × 320 2 25× 450 ×101 0 740× ×16 280 350 400 00 700×5 0 ×1570 850 0 330/35 50 0/1 850×60 0 ×1650/ 700 50 570/59 0 /1 1070×6 00 ×1930 90 850 6 107 0× 600 ×2 100 150 0 6 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 7 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 径向铆接机 JM16-C 8 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 1.02 旋铆工艺 1.02-1 铆接结构与方式 1 扁平型 2 沉头型 3 圆弦型 6 扩口型5 圆柱型 4 碗 型 7 外翻边型 8 内翻边型 9 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 1.02-2 铆头结构与设计 铆接质量的好坏除了铆接机制造加工达到企业的设计要求外，关键在于铆头尺寸设计的合理性及 其加工精度的高低。铆头设计合理、加工精度高，则铆接面质量高，否则其反。下面介绍一下铆头 设计及制作时需掌握的几大要素： a、铆头的材质：铆头的材料选择常选用模具钢。如 CR12MoV，W18Cr4V。按铆头设计尺寸 加工，进行淬火处理（HRC58～62）。最后上磨床磨到设计尺寸，使表面粗糙度达到 以上。 b、铆头的尺寸设计 铆头在铆接过程中总是围绕着球心进行运动，不管在什么情况下，球半径长度都不能改变，故 在加工铆头时要确保图表中 D 的尺寸精度。下面介绍三种典型铆头的设计。 A.下面我们介绍一下最常用的三种类型的铆头。 ㈠扁平型铆头的设计 扁平型铆头的是使用最频繁的一种类型。A 根据铆接零件铆接成型完毕后铆钉的尺寸确定。如 铆钉未铆前为φ6mm，铆接后尺寸为φ8mm，这时铆头 A 的尺寸一定要≥8mm，常选用大于铆接 成型后的尺寸 2mm。E 的尺寸为 F－D 的一半。（参看图表） 型号 关键尺寸（单位：mm） 材料 淬火硬度 D F－D G×H C B 模具钢 HRC 3mm 系列机型 50 30 2.2×1.7 φ12 φ20 Crl2Mov 58-62 6mm 系列机型 50 30 2.2×1.7 φ12 φ20 Crl2Mov 58-62 9mm 系列机型 50 30 2.2×1.7 φ12 φ21 Crl2Mov 58-62 12mm 系列机型 50 30 2.2×1.7 φ12 φ21 Crl2Mov 58-62 16mm 系列机型 62 35 2.8×2.2 φ20 φ28 Crl2Mov 58-62 20mm 系列机型 62 35 2.8×2.2 φ20 φ30 Crl2Mov 58-62 30mm 系列机型 62 35 4.0×2.8 φ25 φ35 Crl2Mov 58-62 10 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 ㈡半园头型铆头的设计 当工件铆接完毕后成型形状为半园头型时，圆弧半径 R 根据零件铆接要求确定。 例如：要在 9mm 系列铆接机上要将 6mm 直径的铆钉铆成 W＝8mm 直径的半园头，半园头 弦 高度 L 为 1mm，则铆头总长度为 D=50+1÷2=50.5mm，A＝W＋2＝10mm(一般情况下 A－W 的值取 1～3mm)。 如图所示 型号 关键尺寸（单位：mm） 材料 淬火硬 度 D F－D G×H C B 模具钢 HRC 3mm 系列机型 50＋L/2 30 2.2×1.7 φ12 φ20 Crl2Mov 58-62 6mm 系列机型 50＋L/2 30 2.2×1.7 φ12 φ20 Crl2Mov 58-62 9mm 系列机型 50＋L/2 30 2.2×1.7 φ12 φ21 Crl2Mov 58-62 12mm 系列机型 50＋L/2 30 2.2×1.7 φ12 φ21 Crl2Mov 58-62 16mm 系列机型 62＋L/2 35 2.8×2.2 φ20 φ28 Crl2Mov 58-62 20mm 系列机型 62＋L/2 35 2.8×2.2 φ20 φ30 Crl2Mov 58-62 30mm 系列机型 62＋L/2 35 4.0×2.8 φ25 φ35 Crl2Mov 58-62 11 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 ㈢外翻边铆头的设计 如图所示为铆头制作的尺寸，V 为空心铆钉的内径 d+0.5mm 即 V= d+0.5，如铆钉内径超过 6mm 则加上的数值应加大，一般 d≤6mm 可加 0.5，12mm≥d≥6mm 可加 1,当 d≥12mm 可加 1.5， A＝W＋2mm(一般情况下 A－W 的值取 1～3mm)，L 为铆接后翻边的高度，其尺寸可自 定。N 为扩口部位深度，其值由铆钉空心深度决定。 型号 关键尺寸（单位：mm） 材料 淬火硬 度 D F－D G×H C B 模具钢 HRC 3mm 系列机型 50＋L/2 30 2.2×1.7 φ12 φ20 Crl2Mov 58-62 6mm 系列机型 50＋L/2 30 2.2×1.7 φ12 φ20 Crl2Mov 58-62 9mm 系列机型 50＋L/2 30 2.2×1.7 φ12 φ21 Crl2Mov 58-62 12mm 系列机型 50＋L/2 30 2.2×1.7 φ12 φ21 Crl2Mov 58-62 16mm 系列机型 62＋L/2 35 2.8×2.2 φ20 φ28 Crl2Mov 58-62 20mm 系列机型 62＋L/2 35 2.8×2.2 φ20 φ30 Crl2Mov 58-62 30mm 系列机型 62＋L/2 35 4.0×2.8 φ25 φ35 Crl2Mov 58-62 12 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 A.下面我们介绍一下其它类型的铆头。 1、预压铆头 2、匡形铆头 13 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 3、压花铆头 4、让位铆头 14 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 5、内翻边铆头 1.02-3 铆接缺陷与控制 常见的旋铆缺陷: 1. 铆接高度偏差; 2. 铆接后零件或铆钉变形; 3. 转动部件铆接后零件转动不灵活或不能转动; 4. 铆接后零件或铆钉上出现裂纹; 5. 铆接过程中铆头(设计不合理)与零件干涉,零件上有划痕; 6. 铆接后的零件(要求铆紧)松动有间隙, 15 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 常规缺陷控制与预防: 1. 铆接工序开始时,调整铆床工作台位置后将其锁紧;测量首件末件零件的铆接高度, 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 铆工操作,铆头落到下极限位置后停留几秒钟后再松开踏板; 2. 检查零件在在夹具上的定位与支撑、铆头设计、铆钉尺寸材料和硬度以及铆钉结构 对铆接工艺的适用性;铆钉结构和铆接夹具的结构上必需要保证支撑面的面积至少要 大于 1.2 倍的铆接面的面积,铆钉与铆座之间的最大间隙要控制在 0.3mm 以内; 3. 检查操作人员的操作,铆接夹具的定位,铆接高度和铆钉结构工艺性; 4. 检查操作人员的操作,铆接夹具的定位,铆接高度和铆钉结构工艺性及铆钉和零件材 料成分和硬度; 5. 检查铆头结构设计,通知工装设计员更改; 6. 检查并规范操作人员的操作和夹具上零件的定位; 在这种情况下尽量在夹具上增加 预压机构; 16 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 2 冲铆工艺与设备 2.01 冲铆设备 2.01-1 工艺原理与特点 本工艺主要是通过铆钉或零件受力后发生塑性变形从而把零件联接起来. 2.01-2 设备型号与选型 冲床 1T,16T,40T,60T,100T,160T,250T,300T 机床闭合高度可调整并锁定 工作过程中冲击力大 机床有气垫提供反顶力 17 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 液压机 10T 30T 40T 滑块行程可以调整,通过机床调整滑块行程不精确 全行程可加载标称力 冲铆过程中需要由工装限位 18 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 TOX 8T 27T 30T 只有加力行程可加载标称力,加力行程比较短;回程力只有 200-600KG 冲铆过程中需要由工装限位 本设备可以实现力限位(工作过程中达到标称力后自动返程) 19 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 2.02 冲铆工艺 2.02-1 冲铆结构与方式 A 铆接零件图片 20 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 21 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 22 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 零件铆 1. 铆钉 2. 铆钉 铆接示意图 钉端面(单面 钉端面局部 图 面)冲铆 冲铆 223 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 1 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 2 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 3. 铆钉双面铆接 A) B) 4. 翻边 边铆接 3 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 1 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 2.02-2 铆接模具的设计 1.冲铆力的计算 普通冲铆过程就是一种冷镦过程,冲铆力按以下公式计算; ୠ P=冷镦力(N),H=镦头高(mm), D=镦头直径(mm), F=头部的工具接触面积(mmଶ) 冷镦材料σ ୠ 及各系数如下表 符号 项 目 条 件 数 值 符 号 项 目 条 件 数 值 σୠ 强度 (Mpa) 10# 350 a 冷镦部分 的 形状系数 圆 柱 形 1.3 20# 400 方形,六边形 2.0 25# 500 矩 形 2.3 30# 550 非对称形,复杂形 2.5-3.0 Z 变形系数 工序 形状 系数 µ 摩擦系数 面 润滑 系数 预镦 简单 1.0-1.2 研磨 石墨 0.05-0.10 精镦 简单 1.2-1.5 研磨 无 0.10-0.15 精镦 复杂 1.5-1.8 精加工 0.15-0.20 n 工具变形 系 数 洼陷 棱角 系数 粗加工 0.20-0.30 无 无 1.0 有 无 1.75-2.0 有 有 2.5 2 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 公式参数对照图 1 2.铆接模设计的要点和结构形式 冲铆模结构通常比较简单主要要注意一下几点: 1) 零件在模具上要托平; 2) 被铆接零件要预压紧机构; 3) 模具要设计硬限位机构; 4) 模具上要设计卸料机构(设计时要注意考虑卸料力对零件是否有影响); 必要时分开设计卸料机构和压料机构,卸料机构设置限位只在模具回程 时加载卸料力 5) 冲头结构强度设计要有余量,同时要避免应力集中; 6) 带孔的冲头(如果零件铆接后对铆接部位没有特殊要求)内孔要倒 1-3 度 的坡角(便于卸料),并且刃口要倒 0.1-0.2 圆角(避免产生铆接裂纹)同时 表面要进行抛光处理; 7) 局部冲铆,铆接高度比较小时可以不用加卸料机构. 3 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 冲铆模常见结构 冲头 冲头 冲头 顶件器 冲头 顶件器 4 铆 接 工 艺 与 设 备 | 20 07 -1 2- 25 2.02-3 铆接缺陷与控制 1.转动部件冲铆后转动不灵活或不能转动; A 检测相关零件的厚度和铆钉个台阶的高度 B 零件相关孔的孔径和铆钉轴径 C 检验铆接高度 D 检验铆钉材料和硬度 2.端面铆接后铆钉上有裂纹 A 检验铆钉材料和硬度 3.局部铆接后铆钉上有裂纹 A.检验凸凹模冲头的内孔粗糙度 B.检查凸凹模冲头的内孔是否有倒圆角 C. 检验铆钉材料和硬度 4.铆接高度不合格; A 检查模具限位机构相关尺寸; B 检查冲头与凹模相关高度尺寸; C 检查零件的相关高度尺寸