徐敬廣

（安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 蚌埠233030）

一、問題的提出

鉚制工藝在汽車制造工藝中是必不可少的，鉚制過程中一般分為手工鉚制和機(jī)械鉚制兩種，對(duì)于小批量產(chǎn)品通常采用手工鉚制，大批量產(chǎn)品則采用機(jī)械鉚制。由于鉚釘型號(hào)不同，鉚制方法也往往不同。因此而出現(xiàn)的問題也比較多。例如：鉚合頭過大或過小、鉚釘彎曲、鉚釘頭與鐓頭上痕紋等等。以寶塔異型鋁鉚釘鉚制工藝（寶塔釘：JS3-62-80，如圖1所示）為例，該寶塔釘球形圓頭與頸部體比其它鉚釘體長(zhǎng)，受力點(diǎn)比較弱小，很容易造成球形頭鐓痕和頸部的彎曲，使球形頭與鉚釘頭同心度產(chǎn)生偏移，直接影響了鉚合蓬頭的質(zhì)量[1-3]。

圖1 寶塔釘（JS3-62-80）

二、常用鉚制工藝及其缺陷

（一）手工鉚制

手工鉚制時(shí)，首先將鉚釘穿入被鉚件的釘孔中，然后用頂把頂住鉚釘頭，壓緊被鉚件接頭處，用錘子錘擊伸出釘孔部分的鉚釘桿端頭，使其形成尖錐型釘頭，最后將罩模繞鉚釘軸線傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)，直至得到理想的鉚釘頭，其過程如圖2所示。

圖2 手工鉚制工藝

在鐓粗釘桿形成釘頭時(shí)，錘擊次數(shù)不宜過多，否則材質(zhì)出現(xiàn)冷作硬化現(xiàn)象，致使釘頭產(chǎn)生裂紋。手工鉚制質(zhì)量穩(wěn)定性比較差，往往達(dá)不到工藝要求，返工率高。常見缺陷如表1所示。

表2 不同底面直徑和孔徑大小碗的計(jì)時(shí)

在生產(chǎn)實(shí)際加工中，批量較大時(shí)一般采用沖床冷鉚方式[4]，鉚釘內(nèi)力較大,在沖壓力的作用下，往往出現(xiàn)鋁釘?shù)淖冃闻c鐓痕，同時(shí)也會(huì)影響工件變形，鉚制效果也不是很理想，安全系數(shù)比較小，容易傷擊手部。如圖3所示。

圖3 沖床鉚制示意圖

（二）機(jī)鉚

為了減少機(jī)鉚沖擊力以避免鉚釘?shù)撞跨吅酆皖i部變形，通常采用旋轉(zhuǎn)式鉚釘機(jī)鉚制。旋轉(zhuǎn)式鉚釘機(jī)有效減少了沖擊力，提高了工作效率，但是，也產(chǎn)生如下問題：1）釘頭由于在罩模窩頭中經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)與壓力的作用下，罩模窩頭、與釘頭之間產(chǎn)生的大量熱能而無法散發(fā)，使其皮革鉚接件表面的釘頭周圍產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象產(chǎn)生；2）再則是寶塔型鉚釘鐓頭部位，固定不住前后左右擺動(dòng)而無法操作。

三、改進(jìn)方案

在臺(tái)式鉆床上利用轉(zhuǎn)動(dòng)軸三爪夾頭裝置，裝配滾輪凹型罩模，在底座水平臺(tái)面上安裝頂模夾緊裝置。確保寶塔釘頭在旋轉(zhuǎn)式的滾輪凹型罩模之間的同心度和垂直度，同時(shí)確保寶塔釘在鉚制過程中不會(huì)發(fā)生前后左右搖擺的現(xiàn)象。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)臺(tái)鉆主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的速度是影響鉚制質(zhì)量的決定性的因素。實(shí)踐表明轉(zhuǎn)速為2400r/min為最佳狀態(tài)。如圖4所示。

圖4 臺(tái)鉆傳動(dòng)簡(jiǎn)圖

轉(zhuǎn)速過快，高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的高溫，會(huì)導(dǎo)致鉚制的皮革工件產(chǎn)品燒焦現(xiàn)象產(chǎn)生，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。設(shè)定轉(zhuǎn)速速度過緩，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且鉚釘釘頭半圓面形狀精度達(dá)不到工藝要求，適宜的轉(zhuǎn)速與滾輪罩模適宜的壓力可以減少摩擦所產(chǎn)生的熱量，保證了皮革鉚接件的完好，如圖5所示。根據(jù)測(cè)繪的尺寸，選用40Cr材料加工凹型滾輪，轉(zhuǎn)動(dòng)桿件選用45#鋼材料，頂模的夾緊裝置也選用45#鋼材料，按照加工工藝要求保證了罩模與頂模夾緊件之間的配合完好，完全符合裝配工藝要求。

圖5 滾輪鉚頭簡(jiǎn)圖

四、結(jié)論

在制造產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，不管采用手工鉚制法還是機(jī)械沖壓鉚制法，都存在一定的工藝缺陷。在手工鉚制過程中，所產(chǎn)生的鉚合頭過大或過小，鉚釘彎曲、鉚釘頭與鐓頭上痕紋等等諸多問題的存在，不但影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和美觀度，而且還浪費(fèi)了寶塔型鋁釘配件的材料，給制造產(chǎn)品成本上產(chǎn)生較大費(fèi)用，直接影響了經(jīng)濟(jì)利益。機(jī)械沖壓鉚制中，由于寶塔釘是合金鋁材料制造的，它的組織結(jié)構(gòu)柔性比較好，而剛性卻比較差。所以，在實(shí)際鉚制應(yīng)用中所產(chǎn)生寶塔鋁釘?shù)淖冃闻c鐓痕，直接影響了產(chǎn)品質(zhì)量。在生產(chǎn)過程中，操作工人左手握住工件產(chǎn)品，而右手卻要在釘桿頭部裝配墊圈，在沖壓罩模與頂模之間頻繁地來回運(yùn)動(dòng)，這樣存在較大的安全隱患。而參考KC-220型空壓鉚釘機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與鉚制機(jī)構(gòu)的原理，以Z4016B臺(tái)鉆為基礎(chǔ)，自行設(shè)計(jì)制作滾輪罩模與頂模夾具件體，調(diào)整好機(jī)床的轉(zhuǎn)速，通過采用臺(tái)式鉆床與所設(shè)計(jì)制造的滾輪罩模及頂模夾具裝配，既能保證寶塔異型鉚釘與旋轉(zhuǎn)滾輪罩模的同心度與垂直度，而且結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，操作方便以及更安全。通過長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐證明：該鉚制工藝方案完全符合設(shè)計(jì)預(yù)期。