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從頭開始 解讀 自沖鉚接機(jī) --自沖鉚接機(jī)的原理，自沖鉚接機(jī)的起源，自沖鉚接機(jī)的優(yōu)勢，自沖鉚接機(jī)的介紹，自沖鉚接機(jī)面臨的問題 ) C# p7 H1 d; ]0 X& j
作者：武漢埃瑞特機(jī)械制造有限公司 袁濤 2017年1月11日 轉(zhuǎn)載請注明作者出處 正文： 自沖鉚接機(jī)到底是種什么設(shè)備，有什么用處，好處或優(yōu)勢是什么？一位國內(nèi)知名車企廠家的技術(shù)人員在電話中這樣問道我。是啊，自沖鉚接機(jī)也是最近幾年才進(jìn)入國內(nèi)的一種先進(jìn)的鉚接技術(shù)，很多技術(shù)人員對其知之甚少或是聞所未聞，這也在情理之中，那么如果你正好需要采購或使用自沖鉚接機(jī)，閱讀一下這篇文章對你一定會有所幫助。  * k1 M7 q! y2 d
1、自沖鉚接機(jī)的工作原理 自沖鉚接機(jī)，英文名稱為Self Piercing Riveting Machine，國外簡稱SPR設(shè)備，國內(nèi)叫法也比較多如自刺穿鉚接機(jī)，自沖鉚槍，自沖鉚，鎖鉚等等。自沖鉚接機(jī)是一種普通的高效連接工藝，說其普通是因為它使用壓力直接將鉚釘壓入金屬內(nèi)，原理一目了然，說其高效則是由于它無需鉆孔，無需人工裝配鉚釘，機(jī)器僅需要2秒即可自動完成裝釘→壓入→鉚接的全過程。下圖顯示了自沖鉚接機(jī)一個工作循環(huán)的不同狀態(tài)。自沖鉚接機(jī)原理圖 我們來詳細(xì)介紹下自沖鉚接機(jī)的鉚接原理：9 v1 X6 y: x4 `
板件進(jìn)入自沖鉚接機(jī)后第一步是對板件進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓的目的是防止板件在鉚接過程中出現(xiàn)不良變形如凹陷、扭曲等;第二部是在預(yù)壓狀態(tài)下自沖鉚接機(jī)將鉚釘頂出進(jìn)入待鉚接位置;第三部是在壓力的作用下，自沖鉚釘刺穿第一層板件;第四步是鉚釘在下壓過程中受下模的作用，底部擴(kuò)張為喇叭口，形成鑲嵌連接體。
- V3 `6 { u, S9 i7 E$ O! `" e2、自沖鉚接機(jī)的發(fā)展
; A: A! R; n# L4 d" W; _自沖鉚接機(jī)技術(shù)發(fā)源于二十世紀(jì)八十年代前葉的澳洲，原本早期自沖鉚接的應(yīng)用主要集中于工業(yè)上使用涂層、鍍層的鋼板連接領(lǐng)域，例如：空調(diào)系統(tǒng)通風(fēng)管線，房屋結(jié)構(gòu)框架，梯子和筒式金屬谷倉等，但是由于技術(shù)限制和成本較高，推廣非常困難使用的情況不多。到了20世紀(jì)末期處，隨著鋁合金的廣泛使用，此時有兩種產(chǎn)品的出現(xiàn)給自沖鉚接機(jī)的普及帶來了廣闊的機(jī)遇。
' A+ \! X6 ]$ a+ i3 b5 v一種是汽車鋁合金零件，也包括鋁合金車身，典型代表有英國捷豹汽車公司在其2002年推出的XJ8型豪華全鋁車身轎車的裝焊工序中，首次全面使用了自沖鉚接技術(shù)，全車使用多達(dá)3200顆自沖鉚釘。 隨后，自沖鉚接機(jī)逐步進(jìn)入汽車制造領(lǐng)域并得到認(rèn)可。 另外一種產(chǎn)品就是母線槽，隨著基礎(chǔ)設(shè)施不斷的投入，母線槽作為電力輸送的一種裝置得到不斷的發(fā)展，鋁合金外殼的母線槽使用螺釘連接的工藝被自沖鉚接機(jī)工藝取代。
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3、自沖鉚接機(jī)的優(yōu)勢
, W9 @8 x; U! A f) n我總結(jié)的自沖鉚接機(jī)或自沖鉚接技術(shù)的優(yōu)勢有如下幾點
, Q% [. S% Z4 f. x* o# r6 N- W無需預(yù)先打孔，無廢料，無鐵屑產(chǎn)生
! n- _& d. a2 k+ q6 j6 \自沖鉚鉚接允許帶有非金屬夾層的材料進(jìn)行鉚接；) M7 j, E0 w4 a* W+ ^% O$ d$ }& @
自沖鉚鉚接點沒有熱應(yīng)力集中，不會破壞材料表面鍍層；: K v5 x4 r/ b, l* g7 B% n
自沖鉚鉚接點的動態(tài)疲勞強(qiáng)度高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于點焊等傳統(tǒng)薄板連接工藝；) T" |7 I$ [. Y7 ~
可以連接金屬和非金屬材料和多層材料組合；
, w& w+ e0 z8 |7 B' L# }# i( x防水性、氣密性好；
' Z3 i. ^* R# ?9 P) Q& l; V6 [1 x自沖鉚鉚接點是利用特定模具沖壓成型，鉚接質(zhì)量穩(wěn)定；
* M o* j9 a+ h9 z9 r- q; p3 q通過檢測鉚接點外形幾何尺寸可以簡便地進(jìn)行鉚接質(zhì)量判定，還可以實現(xiàn)無損傷檢測；
$ t! D0 |/ F1 s. ]* X6 b$ o: ^8 T自沖鉚鉚接設(shè)備可以集成多點鉚接于一個沖程內(nèi)完成，極大地提高工作效率；5 X$ A. n5 d0 B2 s9 }& d
自沖鉚鉚接設(shè)備能耗較低，沒有煙塵排放，沒有噪音污染) | S" K" F0 A4 A: B, U
在設(shè)備的一個沖程內(nèi)完成鉚接！工序簡單，節(jié)省人工成本；
0 A) ~2 D; o" o8 D: V不損傷連接點出工作的鍍層或涂層，無須后序噴漆、電鍍；0 z3 h# e. d ?4 N( h, k3 ?
連接的靜態(tài)連接強(qiáng)度為點焊的70%,動態(tài)疲勞連接強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于點焊。  * t s R4 I6 ], e( ]% R) F
4、自沖鉚接機(jī)的介紹% s$ [; c$ c6 Y' j1 w
自沖鉚接機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點可分為撥片式和齒輪式兩種。& x8 u, @+ E' d7 H3 e
其根本區(qū)別在于鉚釘?shù)倪M(jìn)料方式不同，撥片式自沖鉚接機(jī)的鉚釘是通過撥片、彈片共同作用送入的，其長時間使用后彈性原件需要更換避免彈性失效。齒輪式自沖鉚接機(jī)的鉚釘則是通過齒輪撥動料帶上的孔帶動鉚釘送入，其后期維護(hù)更換工作少，送釘穩(wěn)定可靠。目前兩種機(jī)型市場都有銷售，撥片式價格會較為便宜，只要廠家能保證后續(xù)彈性配件的供應(yīng)，可放心選購。相比之下齒輪式自沖鉚接機(jī)雖然價格略高，但考慮使用方便穩(wěn)定，我個人還是推薦首選。 撥片式自沖鉚接機(jī)
# l0 w6 r( h2 T$ L6 \1 R齒輪式自沖鉚接機(jī) 齒輪式自沖鉚接機(jī)槍頭特寫
9 H P+ ^3 [+ x. w: f$ T自沖鉚接機(jī)根據(jù)使用方式又可以分為手持式和臺式兩種類型。
( u r6 G5 N: t/ P' j1 x手持式自沖鉚接機(jī)配合彈簧平衡器使用，一般使用在零件比較大，無法方便的搬動的場合，這時使用手持式自沖鉚接機(jī)可以方便的移動到需要鉚接的位置。同時手持式自沖鉚接機(jī)通過連接板與機(jī)器人連接，可以實現(xiàn)自動化的自沖鉚接機(jī)加工。
手持式自沖鉚接機(jī)使用狀態(tài) 手持自沖鉚接機(jī)器人使用狀態(tài) / R- {3 s, r, a2 Y
臺式自沖鉚接機(jī)則是固定結(jié)構(gòu)，一般是將需要連接的零件拿到設(shè)備上進(jìn)行連接。或者將其應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)上。注意臺式自沖鉚接機(jī)絕大多數(shù)使用的是散裝鉚釘。 自沖鉚接機(jī)根據(jù)壓力來源又分為伺服壓缸型自沖鉚接機(jī)和普通壓缸型自沖鉚接機(jī)兩種。伺服壓缸可以精確控制鉚接力量，適合自動化控制。
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5、自沖鉚釘?shù)慕榻B
自沖鉚接機(jī)使用的鉚釘是專用鉚釘，稱為自沖鉚釘，分為料帶自沖鉚釘和散裝自沖鉚釘。 自沖鉚釘又分為普通自沖鉚釘和加硬型自沖鉚釘，分別鉚接較軟的鋁板和較硬的鋼板。 自沖鉚釘?shù)囊?guī)格多種多樣，可以是沉頭、平頭，也可以是圓頭，鉚釘直徑主要有3毫米和5毫米規(guī)格兩種，但是長度種類豐富，在選用時，鉚釘?shù)拈L度一般是連接板厚加2毫米即可。 沉頭自沖鉚釘鉚接效果 半圓自沖鉚釘鉚接效果 料帶式自沖鉚釘
! b' f3 ], T5 E z; `: T料帶式自沖鉚釘是為了配合手持式自沖鉚接機(jī)上料而專門設(shè)計的，料帶上安裝有鉚釘，通過料帶的移動，鉚釘逐顆送到自沖鉚接機(jī)槍室，從而完成鉚接自動化的過程。 撒裝自沖鉚釘 散裝自沖鉚釘是為了臺式自沖鉚接機(jī)而設(shè)計的，臺式自沖鉚接機(jī)安裝有自動選釘盤，自動送料滑道，用戶只需把散裝鉚釘導(dǎo)入自動選釘盤的鉚釘儲藏室即可，鉚釘會全自動地送入鉚接位置。 5、自沖鉚接機(jī)的應(yīng)用
# w0 G/ Q: v" O6 w自沖鉚接可以廣泛地適用于制造業(yè)諸多方面：4 f& r7 s- n( z
用于連接碳鋼和不銹鋼、鋁、銅和磷青銅等材料；可以鉚接涂上一層具有金屬性或有機(jī)性的材料，極好地適應(yīng)防腐保護(hù)的要求；可以大批量生產(chǎn)，且鉚接過程可進(jìn)行監(jiān)控；可由傳送帶、鉚釘盒或可裝200-10000鉚釘?shù)墓茏庸⿷?yīng)，也可以從經(jīng)過篩選的100%合格的密封包裝隨用隨��；鉚接過程可手工操作或半自動操作，或設(shè)計為裝配線全自動化或機(jī)器人操作。( m2 V: n7 o1 E9 `" }8 ?3 O$ G- g
埃瑞特(IRIVET)公司提供的自沖鉚釘，按照其幾何形狀和尺寸的不同，共分為五大系列。每一系列又根據(jù)其不同的材質(zhì)、鉚釘頭形式、釘桿直徑和長度分成很多不同類型，全面滿足用戶的工藝要求和應(yīng)用需要。
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/ @1 s( X3 \" I A! q+ B' j典型應(yīng)用實例
( m! j5 {: t& x0 _2 R: |板材類型：鋁板，鋼板，塑料板或復(fù)合材料; L+ A: \7 l5 |7 b0 \* M
較低硬度材質(zhì)：冷卷鋼板或鋁板中等硬度材質(zhì)、熱卷鋼板，擠壓板材或鑄造板材
. F& d1 T& g. n1 X6 O; @; p! m低延伸率材質(zhì) 中碳鋼，有色合金或塑料板
; x: x9 F1 U- I6 z高延伸率材質(zhì) HSLA鋼或DP & TRIP鋼 g6 a: x: ?6 H: l. m
目前市場上常見的自沖鉚接品牌有IRIVET（埃瑞特），Henrob（亨羅布）等等。 
- P3 J4 f0 O9 o: I+ t6、自沖鉚接機(jī)面臨的問題
5 ~7 b9 U( ]2 S9 R( f* K隨著應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，自沖鉚接機(jī)已經(jīng)進(jìn)入使用的新階段，目前如想進(jìn)一步推進(jìn)自沖鉚接機(jī)的廣泛應(yīng)用，需要解決如下幾個問題。
2 ]: Z0 m* _+ F0 R+ n5 T. ]第一，降低成本，自沖鉚接機(jī)和自沖鉚釘目前售價都比較高，如進(jìn)口自沖鉚接機(jī)售價在10萬元人民幣左右，國產(chǎn)比較好的如武漢埃瑞特（IRIVET）價格是進(jìn)口的一半左右，也要5萬元上下。再比方自沖鉚接機(jī)用的鉚釘，進(jìn)口一顆在0.3-0.6元左右，國產(chǎn)的在0.2-0.3元左右。由于自沖鉚接機(jī)的零件加工難度大，精度要求高，沒有大批量的生產(chǎn)無法進(jìn)一步降低制造成本。
: x. c% c) Y( C第二，自沖鉚接機(jī)對稍厚、稍硬的金屬無能為力，受制于鉚釘硬度的原因，過厚過硬的金屬，鉚釘無法刺穿，從而無法完成連接。自沖鉚接機(jī)目前連接鋼板極限厚度是6毫米，鋁板極限厚度是10毫米。 ) w" B$ P5 \2 G$ E5 C9 ?/ a6 J$ e/ ]$ O
第三，自沖鉚接機(jī)噸位有限，無法任意加大壓力，由于鉚釘?shù)闹睆蕉急容^小，一般最大外徑在8毫米，因此自沖鉚接機(jī)的沖針外徑就限制為8毫米，如果壓力過大會導(dǎo)致沖針的彎曲或斷裂，因此目前進(jìn)口或武漢埃瑞特的自沖鉚接機(jī)最大壓力限制為8噸，無法再繼續(xù)擴(kuò)大。這必然限制了自沖鉚接機(jī)的適用范圍和領(lǐng)域。
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發(fā)表于 2017-2-19 10:03:30
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