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        TOX鉚接工藝在空調(diào)鈑金零件加工中的應(yīng)用分析

        2021-12-02 02:59:02
        中國金屬通報 2021年7期
        關(guān)鍵詞:工藝生產(chǎn)

        岳 磊

        (青島海爾機(jī)器人有限公司,山東 青島 266426)

        在外界力量的作用之下和在連接組合材料的作用之下,專門用于無鉚連接模具能夠在連接點(diǎn)的地方出現(xiàn)材料變化。在一段時間之后,這一個相互鑲嵌的材料變化的連接程序,有一個專有名詞叫做無鉚連接,它的英文簡稱 TOX 或 Clinching,其是一種可塑性薄板的不可拆卸式點(diǎn)連接技術(shù)。TOX鉚接工藝它借助了機(jī)械擠壓原理,促進(jìn)板材流動,形成鉚點(diǎn),進(jìn)而可靠的連接了板材。除此之外,這一種工藝,不但改變了其工作環(huán)境,同時還為了工作質(zhì)量提供了重要保證。不僅如此,這一種工藝還提高了能源的利用率和作業(yè)效率,并且實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)勢。這種工藝的出現(xiàn)正好彌補(bǔ)了電阻點(diǎn)焊工藝的不足和缺陷[1-3]。

        1 工藝類型

        1.1 傳統(tǒng)的連接工藝

        在當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)條件之下,對于加工空調(diào)鈑金零件,在大部分狀況之下,都會使用到電阻電焊機(jī),通過這一種設(shè)備進(jìn)行加工點(diǎn)焊。此工藝的工作的科學(xué)理論就是位于電力兩極的焊件,在壓力的作用之下,將其壓緊。在此之后,焊接部位之后將會受到來自阻焊變壓器輸入的巨大的焊接電流。與此同時,處在焊機(jī)接觸面部位上將會變成確實(shí)存在的物理接觸點(diǎn)。除此之外,在各種能量的作用之下,比如說熱能與塑變能等,接觸部位的原子會被激活,經(jīng)過一段時間不斷的加熱之后,原子會變?yōu)橐粋€熔化的熔核。

        以這種傳統(tǒng)的加工方式電阻電焊為例子,當(dāng)前還存在了很多的缺陷和不足,比如說,焊點(diǎn)對于板材表面的鍍鋅層有破壞作業(yè),進(jìn)而致使板材的表層上面會留下焊渣。此外,焊點(diǎn)的外形不符合人們的審美標(biāo)準(zhǔn),從而會降低顧客 的滿意度且難以滿足市場的需求,同時導(dǎo)致商品滯銷。焊點(diǎn)的作業(yè)環(huán)境惡劣,在進(jìn)行焊點(diǎn)的過程之中,會出現(xiàn)有火花飛濺的情況,而且過久的時間的焊點(diǎn),或者是保持過近的距離與工作人員的話,這樣對于工作者們的身體健康會產(chǎn)生極其嚴(yán)重的不良影響,比如說,飛濺的火花會燒傷皮膚,近距離與焊點(diǎn)接觸會影響眼睛的視力等問題。電阻電焊嚴(yán)格的要求設(shè)備參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn),與此同時,工作者們有必要基于不一樣的板材對于設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。除此之外,點(diǎn)焊的電極非常容易發(fā)生氧化反應(yīng),所以在這種條件下,每一次點(diǎn)焊的焊點(diǎn)達(dá)到一定程度,就很有必要打磨處理好點(diǎn)焊電極。此外,在打磨時一定要高度的重視,因?yàn)榇蚰ル姌O的成效對于產(chǎn)品的質(zhì)量會有直接的作業(yè)。一旦工作人員的專業(yè)能力沒有專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的話,將會無法確保點(diǎn)焊質(zhì)量的穩(wěn)定性和安全性。由于不穩(wěn)定且不安全的點(diǎn)焊質(zhì)量,所以對于在進(jìn)行點(diǎn)焊作業(yè)時,對于相應(yīng)的對于從事該方面的工作人員的專業(yè)能力會隨之提高,導(dǎo)致生產(chǎn)的全自動化難以實(shí)現(xiàn)[4-10]。

        1.2 TOX鉚接工藝

        TOX鉚接工藝借助了機(jī)械擠壓原理,促進(jìn)板材流動,形成鉚點(diǎn),進(jìn)而可靠的連接了板材。TOX鉚接工藝是在氣液增力缸的作用下,獲得了動力,進(jìn)而促進(jìn) 凸模向下沖擊壓緊,同時凹模內(nèi)被擠進(jìn)了相應(yīng)的連接板材。擠壓作用在進(jìn)一步的時候,凸模 側(cè)的板件材料擠壓凹模側(cè)材料,凹模內(nèi)的材料在不斷地流動變形。像這樣的情況,將會出現(xiàn)一個TOX 連接圓點(diǎn),它不僅沒有棱邊,而且沒有毛刺。針對有的鋼板既有漆層,又有鍍鋅層,由于漆層和鍍鋅層的存在,會相應(yīng)的流動變化,但是不會受到損害。因此,鈑金的抗腐蝕性能不會受這個連接點(diǎn)的影響。

        TOX鉚接工藝,它更有顯著的優(yōu)勢。比如說,應(yīng)用TOX鉚接工藝,擠壓其 連接位置的材料,冷作硬化不僅可以提高連接處材料的機(jī)械性能,而且還不會破壞和撕裂材料,工作環(huán)境好,鉚接過程采用機(jī)械成型,沒有環(huán)境和噪聲污染,對員工不造成負(fù)面影響;自動化程度高,可以同時連接一個點(diǎn)或多個點(diǎn),還可對連接強(qiáng)度進(jìn)行無損檢測,對連接質(zhì)量進(jìn)行無損評估,并可引入自動線;TOX鉚接單點(diǎn)連接的靜態(tài)連接強(qiáng)度為點(diǎn)焊的70%,雙點(diǎn)連接(可以在一道工序內(nèi)加工形成)的靜態(tài)連接強(qiáng)度與點(diǎn)焊相等,疲勞連接強(qiáng)度比點(diǎn)焊高,連接的承載能力與受載方向無關(guān),而且連接在受剪切和受拉力作用時的承載性能相同;產(chǎn)品質(zhì)量好,可以采用模具,零件連接處無毛刺,外觀美觀,變形幾率非常低;能耗低,較節(jié)能,無環(huán)境污染;防腐性能優(yōu)于點(diǎn)焊,無鍍層材料的銹蝕。

        隨著TOX鉚接技術(shù)日益成熟,該技術(shù)在空調(diào)制造業(yè)的應(yīng)用開始增多,并逐漸取代傳統(tǒng)的電阻焊方法應(yīng)用于底盤、后板等組件連接生產(chǎn)中。與此同時,沒有集中點(diǎn)應(yīng)力 ,動態(tài)的疲勞強(qiáng)度高。TOX鉚接工藝這是一種由于機(jī)械模具沖壓而形成的類型,由此可見,鉚點(diǎn)成型的具有非常好的一致性和質(zhì)量的安全性和穩(wěn)定性。除此之外,TOX鉚接工藝的作業(yè)環(huán)境非常的舒適,并且在連接的過程中,不會出現(xiàn)焊渣和火花。因此,TOX鉚接工藝的作業(yè)環(huán)境非常的好。TOX鉚接工藝是在氣液增力缸的動力作業(yè)下,獲得動力,原理控制起來相對來講較為簡單,并且產(chǎn)品的穩(wěn)定性和安全性較好,與機(jī)械手和機(jī)器人相配合,就可以做到產(chǎn)品生產(chǎn)的自動化。

        2 TOX 鉚接工藝全自動化生產(chǎn)模式

        TOX 鉚接工藝全自動化生產(chǎn)模式主要有單件的自動化生產(chǎn)和組件的自動化生產(chǎn)這兩種生產(chǎn)模式。單件的自動化生產(chǎn)就是局部連接一個零件,使產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng)。組件的自動化生產(chǎn)就是要連接多個零件,形成一個組件。

        2.1 單件的自動化生產(chǎn)

        在模具沖壓空調(diào)鈑金零件閥門支架形成之后,內(nèi)側(cè)接合處強(qiáng)度沒有達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn),將先前采用人工點(diǎn)焊兩個焊點(diǎn)進(jìn)行改善,并且加強(qiáng)其強(qiáng)度。除此之外,正式應(yīng)用TOX 鉚接工藝之后,需要一些配套的設(shè)備,例如:1臺 TOX 鉚接機(jī)、1臺 六軸機(jī)器人、2個 料站 組合。在這些設(shè)備和TOX 鉚接工藝的共同作用之下,能夠做到全自動鉚接閥門支架,一致和美觀的鉚點(diǎn),每一個的平均的生產(chǎn)效率會提升到百分之百,早晚班可以減少兩個人。

        經(jīng)過測試后,平均下來達(dá)到工藝質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。除此之外,TOX 鉚接工藝生產(chǎn)的合格率相比于傳統(tǒng)的連接工藝要更高 0.18個百分點(diǎn)。TOX鉚接工藝生產(chǎn)閥門支架質(zhì)量測試結(jié)果,如下所示,鉚點(diǎn)底厚0.65mm,抗拉力1 115N, 抗剪力2 020N。

        2.2 組件的自動化生產(chǎn)

        改善空調(diào)鈑金零件底盤組件之前,應(yīng)該使用人工點(diǎn)焊方式實(shí)現(xiàn)23 個焊點(diǎn)的焊接。經(jīng)過分析組件各個零件,連接基腳和擋塊時,平均下來都可以應(yīng)用 TOX 鉚接工藝,代替點(diǎn)焊工藝。組合成生產(chǎn)線需要定位傳輸線、鉚接機(jī)、三軸機(jī)械手的共同作用。為做到全自動化生產(chǎn)空調(diào)鈑金零件底盤組件,每一個人平均生產(chǎn)效率1.8,每一條線可以減少六個工作人員。

        3 工藝過程

        在一開始的壓進(jìn)的這一階段的時候,在凸模的用力作業(yè)之下,上面和下面的板料的變形以彈性為主的表現(xiàn)形狀,幾乎沒有塑性的表現(xiàn)形狀。出于成形的階段的時候,從開始到完成,由于凸模的下面,與此同時,在一些材料的限制作用下和彈塑性變形的作用之下,比如說,凸模、凹模和推桿等限制作用,導(dǎo)致了板料的上下兩面,上面的輪廓成形。在早期的形成時期,因?yàn)樵谕鼓:桶寄5墓餐瑪D壓條件之下,圓點(diǎn)頸部的圓點(diǎn)組織,壓縮了晶體,強(qiáng)化了組織。除此之外,環(huán)形的凹槽處,是在凹槽和推桿的共同作業(yè)之下,同時,由于對于材料沒有特別的要求,能夠自由的伸縮材料,然后,不會改變對于材料其余的部分晶體有助于初步形成圓點(diǎn),同時還能夠留下充足的空間為了塑性形成階段的材料。在早期的壓入板料時期,這一時期類似于普通沖壓,差別主要在于早期的成形階段只會壓縮圓點(diǎn)頸部圓角處晶格和強(qiáng)化組織,最后,壓鉚連接圓點(diǎn)的上部輪廓就會形成。在成型塑型的這一階段的時候,因?yàn)樵谠缙诔尚螘r期的圓點(diǎn)已經(jīng)變?yōu)榱松喜枯喞?,對于材料的向上流動現(xiàn)象起到了阻礙的作用,然后導(dǎo)致了材料主要是流動在向環(huán)形凹槽和凹模側(cè)面這兩個地方,主要原因就在于這兩個地方所受到的阻力最小。一開始,在壓力的作用條件之下,材料主要是流動在環(huán)形凹槽處,經(jīng)過一段時間之后,因?yàn)橹鸩匠錆M的環(huán)形凹槽處,導(dǎo)致增大了流向環(huán)形凹槽的阻力,當(dāng)上部板料中的材料流向環(huán)形凹槽的阻力大于凹模側(cè)面的阻力的時候,與此同時,上部板料中的材料一起擠向下部板料的側(cè)面,一直到到達(dá)最終點(diǎn),完成圓點(diǎn)成型,之后,與鉚接的圓點(diǎn)相像的圓點(diǎn)成形,最終實(shí)現(xiàn)鉚接。處于保壓的時間段是,模具依然穩(wěn)定在某時間的壓力,可以實(shí)現(xiàn)充分填充材料、嵌套和最終成型的愿望。處于反壓的時間段的時候,在通常情況下,產(chǎn)品外表面的殼體連接用壓鉚連接,連接圓點(diǎn)不希望有凸起,所以有必要反沖壓圓點(diǎn)一次,然后壓回凸起的部分,凹模在反壓的階段的時候可以使用平砧座,凸模使用圓柱的沖頭。

        4 結(jié)語

        綜上所述,由于工業(yè)的快速向前發(fā)展,未來的板件將朝著復(fù)合型方向發(fā)展,并且由于人們環(huán)保意識的提高,鍍層涂層板材等一定會得到普遍使用,但是傳統(tǒng)的電焊工藝阻礙其發(fā)展,所以旨在將新型板材的連接問題解決,關(guān)鍵不僅在于廣泛使用這些板材,還在于提高現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本。TOX連接技術(shù)一定會在這一過程中大放異彩,TOX是一種新興 的且較為完善的連接方法,TOX連接技術(shù)不僅設(shè)計人員提供了新的設(shè)計方向,同時也在一定程度上使制作工藝得到了簡化,進(jìn)而為產(chǎn)品的創(chuàng)新提供了更多的可能性。由此可見,TOX連接技術(shù)的產(chǎn)生,為提高工業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)做出了巨大的貢獻(xiàn)。除此之外,TOX鉚接機(jī)器經(jīng)過配合 六軸 機(jī)器人和機(jī)械手,能夠全自動化生產(chǎn)多種產(chǎn)品,同時還能使生產(chǎn)效率提升,將生產(chǎn)的成本降低。

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