拉鉚螺母是目前市場上新一代鉚接用緊固件產品。它改變了在薄板上安裝零件的傳統方式,是板件連接工藝的最新突破。目前,鈑金行業(yè)中在鈑金件上固定螺紋連接螺母普遍采用的是鉚接方式固定的拉鉚螺母,就其鉚接采用的方式和工裝有2種,一種是采用鉚槍鉚接,主要用于少批量多品種及以維修為主的鈑金件鉚接;另一種是采用鈑金沖壓模具鉚接,主要用于大批量單一品種鈑金件鉚接。這2種鉚接方式都存在著致命的缺點——生產效率低下、 勞動強度大和鉚接質量穩(wěn)定性差。還有一種鉚接方式就是自動鉚接。這種鉚接方式操作步驟簡單,正好能夠彌補以上兩種方式所在。
1、鉚槍鉚接方式
鉚槍鉚接步驟為:拿取零件→插入螺母→鉚槍頭旋入螺母→拉鉚→鉚槍頭旋出螺母-→成品,如圖1所示。
鉚槍鉚接方式缺點:步驟繁瑣,人工插放螺母效率低,生產效率低,對員工技能要求高,鉚槍的使用壽命短,鉚槍頭的使用壽命短。
2、模具鉚接方式
模具鉚接步驟:拿取零件→插入螺母→在模具上定位→壓鉚→成品,如圖2所示。
模具鉚接方式缺點:步驟繁瑣,人工插螺母效率低,生產效率低,定行程鉚接方式對螺母長度偏差的兼容性差,鉚接質量不穩(wěn)定。
3、自動鉚接方案設計
自動插件設備已經在鈑金行業(yè)廣泛使用,技術也已經相當成熟,但由于自動插件設備采用的鉚接螺母為壓鉚螺母,同時也沒有采用拉鉚螺母的先例。相比拉鉚鉚接,壓鉚鉚接還存在以下缺點:
(1)相同規(guī)格的鉚接螺母,壓鉚縩母比拉鉚螺母成本高(按市場價)。
(2)壓鉚鉚接對板料的厚度有嚴格的要求(料厚≥1.0mm),因此對于需要使用薄料(料厚< 1.0nm)的零件不適用,如果為了適應鉚接而增加板料的厚度,則會大大增加生產成本。同時,不同板厚采用的壓鉚螺母的結構參數也不- ~致,如果采用壓鉚螺母進行生產,則會增加螺母的品種和規(guī)格,最終導致生產管理和質量管理成本增加。
鈑金行業(yè)使用的拉鉚螺母多為六角鉚接螺母(見圖3),目前通用的自動插件設備暫時還不能適用六角鉚接螺母,主要原因是自動插件設備無法實現六角鉚接螺母定向輸送。將六角鉚接螺母改換成圓柱鉚接螺母(見圖4)可以解決鉚接螺母定向輸送問題。但圓柱鉚接螺母鉚接后會出現擰螺釘時轉動的質量隱患。
目前鈑金行業(yè)采用的有鉚連接結構設計原理,一般為鉚接孔和鉚接螺母形狀一致,如方形鉚接螺母孔配方形鉚接螺母,圓形鉚接螺母孔配圓形鉚接螺母,如果將這一原則運用到圓形鉚接螺母孔配圓形鉚接螺母上,則會出現一個嚴重的鉚接質量問題一在螺釘擰入鉚接螺母的過程中, 螺母會產生轉動,從而導致零件無法裝配固定。鉚接螺母產生轉動的主要原因是圓形鉚接螺母在鉚接后不能形成防止轉動的結構,如圖5所示。
經分析,如果采用六角鉚接螺母孔配圓形鉚接螺母的方式,則鉚接螺母在鉚接過程中有一部分材料流向圓形鉚接螺母與六角鉚接螺母孔配合的間隙處,形成一個六角形狀凸臺,這個凸臺就可以起到防止螺母轉動的效果,如圖6所示。
圖7為模具結構。模具的工作過程為:①零件在定位銷上定位,保證零件鉚接面水平;②上模將鉚接螺母壓入下模模腔,定位銷隨著螺母的壓入往下運動;③當定位銷接觸固定座后螺母壁產生塑性變形,變形后的螺母與零件緊密結合達到鉚接效果;④上模繼續(xù)下行,下模軸套配合上模對螺母變形部分進行再次施壓,螺母變形部位的部分材料被壓入零件六角鉚接孔的縫隙處,形成正六邊形結構,達到防止螺母轉動的效果;⑤上模上行,定位銷將零件托起,鉚接過程完成。
自動鉚接步驟為:拿去零件→模具上定位→壓鉚→成品,如圖8所以:
實際鉚接效果如圖9所示:
3種鉚接方式性能對比,見表1:
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拉鉚螺母自動化壓鉚方案的實施,解決了生產過程中拉鉚效率低下、操作復雜繁瑣等問題。將此方案推廣使用,可解決鈑金加工業(yè)中的鉚接瓶頸問題。
