張尚奇，何雙霜，黎劍平，劉科

（廣東萬家樂燃?xì)饩哂邢薰?，廣東佛山528000）

1 引言

隨著近幾年中國(guó)制造水平的不斷提升，先進(jìn)的工藝高效的生產(chǎn)已成為一種必然的發(fā)展趨勢(shì)，而如何改善工藝提高生產(chǎn)效率是每一位從業(yè)者的必修課。本文闡述了一種通過改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)，將TOX鉚接工序整合在折彎模具上，從而實(shí)現(xiàn)折彎鉚接同步成形，達(dá)到減少工步提高生產(chǎn)效率的方法。

2 制件生產(chǎn)工序

（1）制件要求。折彎角度要求：小于等于90°，鉚接強(qiáng)度要求：抗拉強(qiáng)度大于等于200N。

（2）原工序圖。傳統(tǒng)面蓋成形工序如圖1所示，先在沖床上用模具折彎上下兩邊，然后再用TOX鉚接機(jī)在氣液壓力缸的作用下帶動(dòng)TOX模具完成面蓋的鉚接，將折彎和鉚接分為兩個(gè)步驟。因沖床折彎與鉚接機(jī)鉚接生產(chǎn)周期有差異，存在堆碼與周轉(zhuǎn)半成品的情況，產(chǎn)生周轉(zhuǎn)成本。

圖1 原工序圖

（3）新工序圖。新工序如圖2所示，將折彎和鉚接整合實(shí)現(xiàn)一步完成成形。

圖2 新工序圖

通過比較可以發(fā)現(xiàn)，新工序大大的縮短了加工步驟，有效提高了制件的生產(chǎn)效率。此外新工序避免了制件的堆碼周轉(zhuǎn)過程，可有效避免周轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的制件刮傷等現(xiàn)象，在一定程度上避免了制件的報(bào)廢，具有較大的實(shí)用意義。

3 制件成形

3.1 成形難點(diǎn)分析

面蓋折彎邊角度要求較高（-3°至0°）。為保證折彎角度，解決折彎回彈問題，在工序和模具結(jié)構(gòu)不更改情況下，采用增大壓料力，并且在折彎凹模側(cè)做-3°的負(fù)角的方案。在壓料板與凸模固定板間，用4個(gè)初始負(fù)荷為1,700N的氮?dú)鈴椈?，以?shí)現(xiàn)增大的壓料力的效果。折彎凹模做負(fù)角度的方法可以使折彎過程產(chǎn)生過彎，以補(bǔ)償材料的回彈，折彎后制件形成內(nèi)扣結(jié)構(gòu)，因此需要采用滑塊結(jié)構(gòu)側(cè)向折彎以實(shí)現(xiàn)制件的順暢脫模。鉚接和折彎在同一方向，則將鉚接凸模固定在折彎凸模固定板上（固定板孔的公差為H7），穿過卸料板，與固定在折彎凹模上的鉚接凹模配合完成面蓋的鉚接過程。折彎在水平方向進(jìn)行，鉚接過程也在水平方向進(jìn)行，然而TOX鉚接模的凸凹模同心度要求較高較難保證。為保證鉚接凸凹模的同心度，在卸料板與固定板之間、折彎凹模與固定板之間分別加兩個(gè)內(nèi)導(dǎo)柱以防止鉚接凸凹模產(chǎn)生偏心。經(jīng)過分析設(shè)計(jì)了以下模具完成面蓋的折彎和鉚接同步成形。

3.2 成形方法及結(jié)果分析

3.2.1 模具結(jié)構(gòu)

模具結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 模具結(jié)構(gòu)圖

3.2.2 TOX無鉚鉚接

TOX無鉚鉚接由德國(guó)托克斯沖壓技術(shù)有限公司研發(fā)設(shè)計(jì)，并因其可靠性高、可無損傷檢測(cè)連接點(diǎn)強(qiáng)度、對(duì)工件無損傷、效率高、適用范圍廣、模具適用壽命長(zhǎng)、抗疲勞性能好、過程簡(jiǎn)單、噪音低、連接強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)在近些年越來越廣泛的應(yīng)用到家電、汽車等制造業(yè)[1]。

TOX鉚接是一種冷沖壓成形工藝，在壓力的作用下凸模向下沖壓，將被連接的制件材料擠壓進(jìn)相應(yīng)的凹模，在進(jìn)一步擠壓作用下，凸模一側(cè)的材料被擠壓進(jìn)凹模一側(cè)的材料中，材料在凹模內(nèi)流動(dòng)變形，由此產(chǎn)生一個(gè)既無棱邊又無毛刺的TOX鉚接圓點(diǎn)，在此過程中如果板材有漆層或鍍鋅層其也會(huì)隨材料一起流動(dòng)變形而不會(huì)被損壞，因此制件能保持原有的抗腐蝕和抗銹蝕能力[2]。TOX鉚接可以鉚接相同厚度的板料也可以鉚接不同厚度的板料，可以鉚接相同材料的板料也可以鉚接不同材料的板料。如果材料厚度不同則應(yīng)盡量將較薄的材料放在凸模一側(cè)，凸模一側(cè)的板料被拉伸的距離更長(zhǎng)，材料較薄容易被拉斷。如果材料種類不同，則應(yīng)盡量將較硬的材料放在凸模一側(cè)，如果凸模一側(cè)材料較軟容易造成材料被過度拉伸而導(dǎo)致連接強(qiáng)度不夠。此外TOX鉚接可根據(jù)實(shí)際情況選擇單點(diǎn)或多點(diǎn)鉚接，并且可同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)鉚接，可有效提高生產(chǎn)效率。

TOX鉚接的控制方式分為：壓力控制、限位控制和在線自動(dòng)監(jiān)控3種。壓力控制即通過控制驅(qū)動(dòng)設(shè)備輸出的壓力來控制鉚接點(diǎn)底厚值達(dá)到不同的鉚接效果，限位控制即通過限位塊等限位裝置控制合模時(shí)凸模的下深來控制鉚接點(diǎn)底厚達(dá)到不同的控制效果，在線自動(dòng)監(jiān)控控制即通過配置力傳感器位置傳感器及專用監(jiān)控儀表CEP檢測(cè)特定位置的壓力從而判斷鉚接點(diǎn)是否合格[1]。本文講述的案例采用限位控制的方式來控制鉚接點(diǎn)效果。

3.2.3 成形過程分析

模具合模時(shí)上壓料板首先與制件接觸，上模彈簧開始?jí)嚎s使上壓料板在垂直方向能上預(yù)壓緊材料，然后上斜楔作用在滑塊上，滑塊帶動(dòng)固定板、折彎凸模、鉚接凸模、壓料板同時(shí)向前運(yùn)動(dòng)。壓料板先與制件接觸停止往前運(yùn)動(dòng)，氮?dú)鈴椈砷_始?jí)嚎s使壓料板在水平方向上壓緊材料，接著折彎凸模作用在制件上開始折彎繼續(xù)往前運(yùn)動(dòng)，然后鉚接凸模作用在制件上，直至內(nèi)限位與壓料板接觸后，折彎凸模與鉚接凸模同時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，完成折彎鉚接過程。在此過程中通過內(nèi)限位塊控制滑塊的行程和鉚接后材料的底厚，而制件鉚接完成后材料的底厚是TOX無鉚鉚接強(qiáng)度的一個(gè)重要參數(shù)，由此可得在這套模具中可以通過調(diào)節(jié)內(nèi)限位的高度達(dá)到調(diào)節(jié)鉚接強(qiáng)度的效果。開模后斜楔與滑塊分離，滑塊在內(nèi)置彈簧的作用下帶動(dòng)固定板、折彎凸模、鉚接凸模、壓料板完成復(fù)位后取出制件完成面蓋成形整個(gè)過程。

3.2.4 成形結(jié)果分析

成形結(jié)果如圖4所示，由圖4可見成形效果達(dá)到制件所需外觀要求。根據(jù)我司要求鉚接處抗拉強(qiáng)度需達(dá)到大于等于200N，為進(jìn)一步確認(rèn)鉚接部分強(qiáng)度是否達(dá)到公司規(guī)定，特意針對(duì)鉚接點(diǎn)進(jìn)行了抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度測(cè)試如圖5所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表1所示。

在檢測(cè)鉚接點(diǎn)強(qiáng)度前準(zhǔn)備長(zhǎng)度、寬度和厚度分別為80mm、25mm和0.8mm的材料與面蓋材料一致的矩形材料進(jìn)行鉚接，然后在拉伸測(cè)試儀上進(jìn)行如圖4所示實(shí)驗(yàn)，圖5a為抗拉強(qiáng)度測(cè)試，圖5b為抗剪強(qiáng)度測(cè)試。經(jīng)實(shí)驗(yàn)得結(jié)果如表1所示，由表可得工藝整合前后鉚接點(diǎn)抗拉強(qiáng)度分別為218N和280N，抗剪強(qiáng)度分別為860N和900N，而根據(jù)公司規(guī)定鉚接點(diǎn)強(qiáng)度大于等于200N及滿足要求，由此可見鉚接點(diǎn)滿足面蓋鉚點(diǎn)強(qiáng)度要求。

圖4 面蓋成形效果圖

圖5 鉚接點(diǎn)強(qiáng)度測(cè)試實(shí)驗(yàn)

表1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)束語

通過對(duì)燃?xì)鉄崴髅嫔w的結(jié)構(gòu)及工藝分析，設(shè)計(jì)了一套新型的復(fù)合模具并成功實(shí)現(xiàn)了折彎鉚接的同步成形，大大的提高了面蓋的生產(chǎn)效率，降低了面蓋的生產(chǎn)成本。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該復(fù)合模不僅可以滿足面蓋的外觀及強(qiáng)度要求，還可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定的生產(chǎn)。