機(jī)械工程師必修課：自沖鉚接技術(shù)和自沖鉚接機(jī)

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作者：袁濤 武漢埃瑞特機(jī)械制造有限公司 謝絕轉(zhuǎn)載
自沖鉚接技術(shù)是最近幾年流行的薄板件連接技術(shù)，作為一名機(jī)械工程師，我們應(yīng)該對(duì)這個(gè)技術(shù)了解和熟悉，否則就OUT了。
, _; a* a' l" d6 Y在了解埃瑞特自沖鉚接技術(shù)（自沖鉚接機(jī)）工作原理和工作機(jī)制前，我們先介紹下什么是自沖鉚接技術(shù)，自沖鉚接其英文名稱為Self Piercing Riveting Machine，國(guó)外簡(jiǎn)稱SPR設(shè)備，國(guó)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(shuō)其普通是因?yàn)樗�使用壓力直接將鉚釘壓入金屬內(nèi)，原理簡(jiǎn)單明了，說(shuō)其高效則是由于它無(wú)需鉆孔，無(wú)需人工裝配鉚釘，機(jī)器僅需要2秒即可自動(dòng)完成裝釘→壓入→鉚接的全過(guò)程。在未來(lái)的機(jī)械設(shè)備加工工藝中，自沖鉚接技術(shù)將可以預(yù)見的出現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用，特別適合薄板件連接的自沖鉚接機(jī)會(huì)取代普通鉚接機(jī)，電焊機(jī)，從而占有重要的一席之地，今天我們就重點(diǎn)了解一下自沖鉚接機(jī)的工作原理。
自沖鉚接設(shè)備工作原理圖

4 z8 q) e% L1 \: q自沖鉚接機(jī)原理圖
- {$ E8 I/ G6 F3 m# g( o; m下面講解自沖鉚接機(jī)工作原理和機(jī)制，請(qǐng)參照上圖，講解步驟從圖示從左向右進(jìn)行，本步驟適合武漢埃瑞特出產(chǎn)的自沖鉚接機(jī)，其它品牌僅供參考
1、自沖鉚釘進(jìn)入自沖鉚接機(jī)待鉚位置自沖鉚接機(jī)的槍頭上有一個(gè)預(yù)壓位，通過(guò)三個(gè)鋼珠限制鉚釘不會(huì)掉出來(lái)
7 n2 |- k3 V9 ~# }( d2、自沖鉚接機(jī)預(yù)壓頭下壓，通過(guò)預(yù)壓可以將需要連接的板件壓平，防止后續(xù)加工中板件出現(xiàn)變形
* a9 f: E" h6 l1 q/ f                     自沖鉚接機(jī)預(yù)壓裝置

3、活塞下壓鉚釘，鉚釘被刺入第一層材料
2 ]9 A  t8 C- h- p! x, K4、活塞繼續(xù)施加壓力鉚釘完全刺穿第一層材料，并進(jìn)入第二層材料，此時(shí)由于下模的作用，鉚釘被漲開形成喇叭口，鑲嵌在第二層材料內(nèi)。
4 l7 C7 v/ P# i, ^, t/ L* M# @                     自沖鉚接機(jī)下模

8 `' I: e- `. |+ N1 [# K5 T% {                     自沖鉚接后鉚點(diǎn)

5、繼續(xù)保壓一段時(shí)間，將自沖鉚釘與板件的縫隙消除，形成一個(gè)平面。
                     自沖鉚接后鉚點(diǎn)

上圖我們就可以看到實(shí)際自沖鉚接后的效果。
) f6 B7 \9 ]8 D  z) K$ A( U- S0 n) E) d在整個(gè)自沖鉚接過(guò)程中，預(yù)壓裝置是一直工作的，如沒(méi)有預(yù)壓裝置，在強(qiáng)力的作用下，板件很容易產(chǎn)生翻起的不良變形。
5 H( t1 I2 u2 O! A4 r% K" ~                     自沖鉚接樣品
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6 v1 V. e9 G( `1 r" h那應(yīng)用自沖鉚接技術(shù)的設(shè)備就稱之為自沖鉚接機(jī)，目前比較有名的品牌有中國(guó)的埃瑞特（IRIVET）、國(guó)外的亨羅布（HENROB）、博爾霍夫（BOLLHOFF）等。下面以武漢埃瑞特自沖鉚接機(jī)為例，說(shuō)明下自沖鉚接技術(shù)的各種實(shí)現(xiàn)形式。
: H9 A; I4 Z8 n+ v* R* h5 \手持自沖鉚接機(jī)：自沖鉚槍也稱之為自沖鉚槍，自刺穿鉚接機(jī)，鎖鉚，SPR-Self Piercing Riveting,自沖鉚槍,自沖鉚鉗,自沖鉚設(shè)備
6 R( j+ y! L5 l# a8 M& _, u                     手持自沖鉚接機(jī)

機(jī)器人自沖鉚接機(jī)：將自沖鉚槍鏈接到機(jī)器人手臂上，通過(guò)機(jī)器手臂動(dòng)作，完結(jié)不同方位，不同視點(diǎn)的自沖鉚接加工
2 }0 f8 n6 ^" E9 Y$ }% F; T" O3 E                     機(jī)器人自沖鉚接機(jī)
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6 X3 @8 C) n# ?$ ?7 j9 Z9 y& g" T自動(dòng)自沖鉚接機(jī)：振動(dòng)盤款的主動(dòng)上釘自沖鉚接機(jī)，歸于立式結(jié)構(gòu)，運(yùn)用散裝鉚釘
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! E$ o* W5 |" f& s伺服自沖鉚接機(jī)：自沖鉚接技能復(fù)合伺服壓缸技能的統(tǒng)一體，去除煩人的長(zhǎng)油管，沒(méi)有需求維護(hù)的液壓站，鉚接力、鉚接行程操控準(zhǔn)確
# x; D7 H3 R. J3 F+ p                     伺服自沖鉚接機(jī)
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# p$ b. V% f+ e4 I. t多功能自沖鉚接機(jī)：埃瑞特規(guī)劃的外觀美麗一起能夠臺(tái)式也能夠手持運(yùn)用的多功能自沖鉚槍。
                     多功能自沖鉚接機(jī)

數(shù)控自沖鉚接機(jī)：數(shù)控自沖鉚接機(jī)是將自沖鉚接機(jī)設(shè)備于數(shù)控渠道設(shè)備上,然后完結(jié)自沖鉚接機(jī)的數(shù)字化操控...
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2 V) q) e' a# v8 Q臺(tái)式自沖鉚接機(jī)：武漢埃瑞特臺(tái)式自沖鉚接機(jī)能夠設(shè)備在主動(dòng)化設(shè)備上，運(yùn)用絲桿等驅(qū)動(dòng)方法完結(jié)主動(dòng)移動(dòng)方位鉚接
                     臺(tái)式自沖鉚接機(jī)
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$ u: Z6 }/ [/ o7 ^) B/ m# L便攜電動(dòng)充電自沖鉚接機(jī)：比手持自沖鉚接機(jī)愈加細(xì)巧，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，個(gè)別雖小，能量卻極大，這就是便攜自沖鉚接機(jī)
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7 l2 Y8 z! C8 v! U# ]! u6 V立式自沖鉚接機(jī)：立式自沖鉚接機(jī)的運(yùn)用愈加便利，其落位在地上，結(jié)實(shí)安穩(wěn)，合適零件細(xì)巧的加工件，如鋁單板，機(jī)箱殼體等等
                     立式自沖鉚接機(jī)

自沖鉚接機(jī)模具配件：埃瑞特的自沖鉚接機(jī)配件足夠，運(yùn)用10年依然有配件供貨，大廠產(chǎn)品，運(yùn)用無(wú)憂。
                     自沖鉚接機(jī)模具配件

+ I; ~! X7 B; D  c+ x自沖鉚接機(jī)根據(jù)使用方式又可以分為手持式、臺(tái)式、立式、伺服、自動(dòng)和數(shù)控等多種類型，他們的區(qū)別如下。
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(wú)法方便的搬動(dòng)的場(chǎng)合，這時(shí)使用手持式自沖鉚接機(jī)可以方便的移動(dòng)到需要鉚接的位置。同時(shí)手持式自沖鉚接機(jī)通過(guò)連接板與機(jī)器人連接，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的自沖鉚接機(jī)加工。
                     手持式自沖鉚接機(jī)

" N( _- {6 m7 [3 _" O9 q手持式自沖鉚接機(jī)使用狀態(tài)
5 `! I8 x2 Y* F% u1 d* P                     機(jī)器人自沖鉚接機(jī)
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手持自沖鉚接機(jī)器人使用狀態(tài)
7 A' x. c9 _) m1 @臺(tái)式或立式自沖鉚接機(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�；蛘邔⑵鋺�(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)上。注意臺(tái)式或立式自沖鉚接機(jī)絕大多數(shù)使用的是散裝鉚釘。
' Z" @" }) ~8 A+ ?* m" I, a0 }                     臺(tái)式自沖鉚接機(jī)

. ]! |- \1 S  F) ^, Z" Y立式自沖鉚接機(jī)中又分為兩種，使用料帶鉚釘和使用散裝鉚釘，使用散裝鉚釘?shù)淖詻_鉚接機(jī)稱之為自動(dòng)自沖鉚。它使用振動(dòng)盤自動(dòng)上鉚釘，效率更高，鉚接質(zhì)量更好，同時(shí)配有防壓手裝置，前置面板的輔助鉚接功能，使用上更便捷。由于使用散裝鉚釘，自動(dòng)自沖鉚接機(jī)沒(méi)有槍頭結(jié)構(gòu)，因此還可以完成無(wú)鉚釘，有鉚釘，沖孔的其他功能應(yīng)用。
8 C8 f* Y6 v7 ?! u0 P                     自動(dòng)自沖鉚接機(jī)
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8 \* R& ~3 s8 y5 l0 [自動(dòng)自沖鉚接機(jī)圖片
+ ^8 c4 Y! d8 s5 P. B6 d自沖鉚接機(jī)根據(jù)壓力來(lái)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，而使用伺服壓缸的自沖鉚接機(jī)，我們稱之為伺服自沖鉚接機(jī)，該機(jī)可以精確控制鉚接力量，適合自動(dòng)化控制。一般機(jī)器人上使用的較多的都是這種。
                     伺服自沖鉚接機(jī)

+ r* s* P3 H7 U+ Q( c1 D# G  c在便攜移動(dòng)需要的場(chǎng)所，埃瑞特開發(fā)了電動(dòng)便攜自沖那個(gè)鉚接機(jī)，這個(gè)在很多4S店都可以看到，主要用于高檔鋁合金車身的維修鉚接。因?yàn)楸銛y的特點(diǎn)，每次充滿電池可以鉚接100~200多顆鉚釘，因此該型自沖鉚接機(jī)不太適合大批量生產(chǎn)的場(chǎng)合。
                     電動(dòng)自沖鉚接機(jī)
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有些技術(shù)人員又說(shuō)，好像自沖鉚接技術(shù)和無(wú)鉚釘鉚接技術(shù)比較接近啊，這個(gè)確實(shí)如此，但是還是有較大差距
自沖鉚接和無(wú)鉚釘鉚接到底有什么區(qū)別呢？下面先放出兩種鉚接機(jī)設(shè)備的圖片做個(gè)對(duì)比。
                     無(wú)鉚釘鉚接機(jī)

                     ?自沖鉚接機(jī)

1、鉚接原理不同
3 t! }% B& U$ Z無(wú)鉚釘鉚接機(jī)是通過(guò)上下板件的內(nèi)凹變形，形成鎖扣結(jié)構(gòu)，直接將板材連接的設(shè)備。無(wú)鉚釘鉚接機(jī)也可稱為TOX鉚接機(jī)，無(wú)釘鉚接機(jī)等，主要應(yīng)用于薄板如鋼板，鍍鋅板，鐵板之間的鉚接。其原理如下圖

自沖鉚接機(jī)也被稱為自刺穿鉚接機(jī)、鎖鉚機(jī)、埃瑞特鉚接機(jī)，是一種使用特制的，堅(jiān)硬的自沖鉚釘，通過(guò)壓力刺穿上層的薄板，然后通過(guò)模具的擴(kuò)張作用，在下層板內(nèi)形成喇叭口，從而鎖住上下兩層板件。
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! O0 k. \8 j1 ~3 e: H  ]2、應(yīng)用范圍不同
& U, l5 a  u& Q5 @, l7 \9 z無(wú)鉚釘鉚接設(shè)備適用于鋼板，鐵板，鍍鋅板等材質(zhì)連接，但并不適用于鋁板等。自沖鉚接機(jī)是直接適用鋁板，鋼鋁混合材料之間鉚接。
3、連接強(qiáng)度不同
. G3 z; k6 w9 v! C8 g2 D無(wú)鉚釘鉚接機(jī)連接強(qiáng)度相對(duì)自沖鉚接機(jī)要低很多，因此在結(jié)構(gòu)承重件，安全件上，采用該無(wú)鉚釘?shù)墓に囘�較少。自沖鉚接機(jī)則強(qiáng)度可以媲美點(diǎn)焊，同時(shí)抗疲勞強(qiáng)度也優(yōu)異。
  s8 O4 f' C  @& @4、設(shè)備動(dòng)力不同
* J6 I1 S/ I) o' @/ |; {無(wú)鉚釘鉚接機(jī)一般使用氣液增壓缸，只需要供給壓縮空氣即，自沖鉚接機(jī)使用液壓缸，需要獨(dú)立的液壓油站提供動(dòng)力。
/ ?/ q& f& Y5 `# _1 c5、使用成本不同
' E1 m# H" H1 b  g% ]) K2 l( c3 [8 s無(wú)鉚釘鉚接機(jī)使用過(guò)程中使用氣源，整機(jī)電力功率僅僅100瓦，且無(wú)需耗材，模具耐用。自沖鉚接機(jī)使用液壓驅(qū)動(dòng)，電力功耗在3-4KW，使用專用自沖鉚釘，其使用成本較無(wú)鉚釘鉚接機(jī)高出不少。目前昂貴的鋁合金車身制造使用的就是自沖鉚接機(jī)。

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