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。