鉚工類論文2

壓鉚連接成形原理在模具設計中的應用

摘要:闡明壓鉚連接成形原理及其工藝過程,并以洗衣機鋁箱體壓鉚模具設

計為例,詳細闡述了壓鉚連接成形原

理在模具設計中的應用,解決了點焊技術(shù)無法焊接的材料之間相互連接問題.

關鍵詞:壓鉚;原理;模具

由于鋁箱體洗衣機具有許多優(yōu)點,市場需求量大,因此越來越受到生產(chǎn)廠家的重視.洗衣機箱體通常采用易焊接的薄板金屬構(gòu)件,利用點焊技術(shù)將構(gòu)件焊接起來.由于點焊技術(shù)不能將鋁合金構(gòu)件焊接在一起,滿足不了流水線式的大規(guī)模生產(chǎn),而且質(zhì)量不穩(wěn)定,美觀性差.因此,為了適應洗衣機生產(chǎn)線的要求,必須對洗衣機鋁箱體采用一種全新的生產(chǎn)方式,該生產(chǎn)方式要能適應大批量、高質(zhì)量的要求.為此,本文運用了模具“壓鉚連接成形”技術(shù)(即沖壓連接圓點技術(shù)),開發(fā)了相應的模具設備,解決了洗衣機生產(chǎn)中鋁箱體相互連接的問題.1壓鉚連接成形原理及工藝過程分析壓鉚連接成形技術(shù)是利用沖壓和鉚接的原理,通過模具技術(shù)在具有塑性變形的板件之間(例如金屬板件)擠壓成形出連接圓點的一種物理連接技術(shù).擠壓成形出的連接圓點幾乎不損傷材料的本征特具有極好的動態(tài)連接疲勞強度;易于實現(xiàn)自動化、規(guī)模化的產(chǎn);易于進行產(chǎn)品質(zhì)量控制;勞動強度低;環(huán)保無污染等特性.壓鉚連接成形技術(shù)的核心是在板料上擠壓出合適的圓點,以使上、下部板料連接在一起.壓鉚連接成形圓點的工藝過程可分為初期壓入、初期成形、塑形成型和保壓4個階段.1.1板料初期壓入階段

如圖1所示,板料初期壓入階段從凸模1接觸上

.

部板料開始,到推桿5到達死點

為止.這一過程,上部板料在凸模1擠壓力的作用下材料產(chǎn)生彎曲變形,并且局部發(fā)生塑性變形.在這一階段,上、下部板料主要以彈性變形為主,并伴有少量塑性變形[1].

1.2壓鉚連接圓點初期成形階段

壓鉚連接圓點初期成形階段從推桿5到達死點開始,至下部板料與推桿5頂面完全接觸并形成上部輪廓為止(見圖2壓鉚連接圓點初期成形階段).在這一過程中,從開始到結(jié)束,隨著凸模1的下行,上、下部板料受到推桿5頂面、凹模4側(cè)面上部和凸模1底面及其圓錐面的約束,在彈性變形和塑性變形的共同作用下,形成上部輪廓.在壓鉚連接圓點初期成形階段,上、下板料的上部頸部圓角處組織由于受到凸模1和凹模4、推桿5的擠壓,晶格被壓縮,組織被強化.同時,在凹模4和推5形成的環(huán)形凹槽處,由于對材料無約束,材料可以自由伸縮,有助于圓點初步成形,并為壓鉚連接圓點塑性成形階段的材料變形留下空間.

板料初期壓入階段、壓鉚連接圓點初期成形階段和普通沖壓相似,不同之處是在壓鉚連接圓點初期形成階段必須形成壓鉚連接圓點的上部輪廓.1.3壓鉚連接圓點塑性成型階段

在壓鉚連接圓點塑性成型階段,凸模1繼續(xù)下行,擠壓上、下部板料,直到凸模1到達死點為止(見圖3壓鉚連接圓點塑性成型階段).在這一過程中,由于凹模4和推桿5組成的環(huán)形凹槽對下部材料的圓角處無約束力,材料首先在擠壓力的作用下向環(huán)形凹槽處流動,填充環(huán)形凹槽.接著,當環(huán)形凹槽處于充滿狀態(tài)時,材料流向環(huán)形凹槽處的阻力逐步增大,使凹模側(cè)面的阻力變得相對較小,上部板料中的材料開始同時擠向環(huán)形凹槽和下部板料的側(cè)面.在這一過程中,由于壓鉚連接圓點在初期成形階段形成了連接圓點的上部輪廓,使上部板料頸狀部位組織變薄和硬化,阻止了其材料沿“最小阻力”的方向向上流動,材料只能向“外”流動,從而形成“倒錐”,使上、下部板料相互“咬合”而連接在一起.當凸模1到達死點時,壓鉚連接圓點完全形成.圖

3壓鉚連接圓點塑形成型階段

Fig.3Thestepofrivet1.4保壓階段

在保壓階段,模具繼續(xù)保持一定時間的壓力,以使上、下部板料充分填充環(huán)形凹槽,并使壓鉚連接圓點完全定型,從而起到防止壓鉚連接圓點回彈的作用.保壓階段控制的好壞直接影響產(chǎn)品合格率的高低.2運用壓鉚連接原理進行模具結(jié)構(gòu)設計2.1模具運行機理

下面以洗衣機鋁箱體為例,說明壓鉚連接原理在模具結(jié)構(gòu)設計中的具體應用.圖4所示的(壓鉚模具結(jié)構(gòu)分析)為洗衣機鋁箱體上、下部板料壓鉚連接時,一個圓點的壓鉚模具結(jié)構(gòu)圖.將洗衣機鋁箱體上、下部板料重疊后放入模具,當模具上、下模合模后,凸模3將上、下部板料同時壓入凹模5的型腔中,同時推桿6在箱體下部板料的壓迫下隨著往下退.隨著凸模3的繼續(xù)伸入及推桿6的逐漸下退,當推桿6退到死點后,由于凸模仍在繼續(xù)向下伸入,在擠壓力的作用下,箱體上、下部板料壓鉚連接圓點的底部和周邊就開始變化,并將底部和周邊變形后“多余”的材料向推桿6與凹模5預留的環(huán)形凹槽流動,與此同時,上部板料也向下部板料的圓柱側(cè)面擠入,使兩種被鉚接的材料之間形成相互嵌套,產(chǎn)生如圖5(壓鉚成形圓點結(jié)構(gòu))所示的形狀,從而達到鉚接兩種材料的作用.壓鉚連接圓點形成后進行一定時間的保壓,以保證圓點的質(zhì)量.開模時壓料板4將壓鉚連接圓點從凸模3中推出,整個動作全部完成.在實際生產(chǎn)中,為使上、下板料連接牢固及表面平整,壓鉚模具做了許多壓鉚連接圓點結(jié)構(gòu).模具采用多

96點連接,所有凸模、凹模必須完全一致,在沖壓成形過程中,所有凸模和凹模的行程必須相等,凸模和凹模必須同時接觸板料,使得作用于板料上的負荷分散,最大限度地控制折皺壓痕的產(chǎn)生,有效地提高了產(chǎn)品的表面質(zhì)量.

圖4壓鉚模具結(jié)構(gòu)分析

Fig.4Analysisofpressingrivetmould圖5壓鉚成形圓點結(jié)構(gòu)

Fig.5Thestructureofpressingrivetpoint2.2凸凹模參數(shù)設置

設下部板料壁厚為δ1,上部板料壁厚為δ2;凹模直徑為Φ1,凹模圓角半徑為r1,凹模深度為h1,環(huán)形凹槽開口為b1;凸模直徑為Φ2(大端),凸模圓角半徑為r2,凸模高度為h2,凸模錐度為α2;則在進行凸凹模設計時應滿足以下關系式:1)環(huán)形凹槽采用三角形結(jié)構(gòu),且δ1≤b1有利于材料在塑性成形時上、下板同時進入環(huán)形凹槽.2)h1>(δ1+δ2),h2>h13)r2

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一種用于固定線路板的鉚接螺母新方法

【提要】結(jié)合工廠多種固定線路板方法的實際應用,介紹一種新的防扭轉(zhuǎn)、防脫落效果更好的鉚接螺母新方法,這一方法也可在其它領域推廣應用。

關鍵詞鉚接螺母線路板固定工藝

在工業(yè)生產(chǎn)中,尤其在儀器儀表、機電、家電、自動化行業(yè)中,線路板是普遍使用的,而線路板的安裝,目前大多數(shù)工廠采用如圖1a～圖1f所示的幾種安裝固定方法。這些都是采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式,有著各自的優(yōu)缺點。

如圖1a,其結(jié)構(gòu)簡單,成本低,但安裝復雜,易松脫,基板面也不平齊,不能抗扭轉(zhuǎn)。

圖1b,安裝和結(jié)構(gòu)均簡單,但需用專用焊接設備,成本高,碰焊工藝性也不好,還難以保證不松脫。

圖1c的安裝和結(jié)構(gòu)也簡單,但占用空間,易松脫,工藝復雜。

圖1d安裝容易,但其則結(jié)構(gòu)復雜,基板變形大,高度受到限制,工藝復雜,成本高。

圖1e結(jié)構(gòu)、安裝均簡單,但也需用專用鉚接設備,成本高,且工藝復雜,易扭轉(zhuǎn)失效。

圖1f有結(jié)構(gòu)、安裝、工藝簡單和成本低的優(yōu)點,但易扭轉(zhuǎn)失效。

我廠作為儀器儀表生產(chǎn)的專業(yè)廠家,各類型產(chǎn)品都有各種線路板,且線路板的固定方法也良莠不齊,未能統(tǒng)一規(guī)范。隨著對儀表造型和外觀要求越來越高,線路板的固定也就要求齊正、可靠,且要求簡便實用,成本低。為此,我們采用了一種新的線路板安裝固定方法。這種固定方法采用的鉚接螺母釘有2種,一種為通孔,另一種為盲孔,但均帶六角座(見圖2)。鉚接螺母固定后可與基板平齊,美觀整齊,如

圖2所示。

鉚接可在小型通用手動壓力機上完成,也可在小型通用沖床上完成,鉚接螺母模具結(jié)構(gòu)與鉚接過程如

圖3所示。

圖3鉚接螺母模具結(jié)構(gòu)和鉚接過程這種鉚接新方法所使用的鉚接模可一模多用(僅相應配換下模塊與定位銷),成本低廉,模具總費用約850元/套,鉚接螺母成本為0.08～0.20元/個。其適用范圍也很廣,在基板厚0.8～3mm、鉚接螺母規(guī)格M1～M6(mm)情況下均適宜使用。新的鉚接方法,有比較顯著的特點:工藝簡便實用,不需焊接,表面平齊,抗扭轉(zhuǎn),不變形,牢固可靠,成本低。在我單位的多個產(chǎn)品的面板及外殼上使用該方法固定線路板,可以滿足面板或外殼表面的平整光潔,可以進行噴塑、噴漆或復蓋塑膠薄膜開關。為檢驗我廠采用的這種鉚接新方法的牢固性,我們做了打擊和扭轉(zhuǎn)試驗,

施力點位置F在最敏感處,見圖4所示。打擊試驗,采用鉗

工手錘以50N的力打擊鉚接螺母頭,連續(xù)打擊3次,試驗結(jié)果顯示:螺母不脫落,但基板已彎曲變形。扭轉(zhuǎn)試驗,采用普通老虎鉗扭轉(zhuǎn)螺母頭,未能松動。說明這種方法的鉚接是牢固可靠的,有其它方法不可比擬的特點。這種方法也可以推廣應用于各種產(chǎn)品中的線路板固定以及類似零件的固定連接。

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