铆工类论文2
压铆连接成形原理在模具设计中的应用
摘要:阐明压铆连接成形原理及其工艺过程,并以洗衣机铝箱体压铆模具设
计为例,详细阐述了压铆连接成形原
理在模具设计中的应用,解决了点焊技术无法焊接的材料之间相互连接问题.
关键词:压铆;原理;模具
由于铝箱体洗衣机具有许多优点,市场需求量大,因此越来越受到生产厂家的重视.洗衣机箱体通常采用易焊接的薄板金属构件,利用点焊技术将构件焊接起来.由于点焊技术不能将铝合金构件焊接在一起,满足不了流水线式的大规模生产,而且质量不稳定,美观性差.因此,为了适应洗衣机生产线的要求,必须对洗衣机铝箱体采用一种全新的生产方式,该生产方式要能适应大批量、高质量的要求.为此,本文运用了模具“压铆连接成形”技术(即冲压连接圆点技术),开发了相应的模具设备,解决了洗衣机生产中铝箱体相互连接的问题.1压铆连接成形原理及工艺过程分析压铆连接成形技术是利用冲压和铆接的原理,通过模具技术在具有塑性变形的板件之间(例如金属板件)挤压成形出连接圆点的一种物理连接技术.挤压成形出的连接圆点几乎不损伤材料的本征特具有极好的动态连接疲劳强度;易于实现自动化、规模化的产;易于进行产品质量控制;劳动强度低;环保无污染等特性.压铆连接成形技术的核心是在板料上挤压出合适的圆点,以使上、下部板料连接在一起.压铆连接成形圆点的工艺过程可分为初期压入、初期成形、塑形成型和保压4个阶段.1.1板料初期压入阶段
如图1所示,板料初期压入阶段从凸模1接触上
.
部板料开始,到推杆5到达死点
为止.这一过程,上部板料在凸模1挤压力的作用下材料产生弯曲变形,并且局部发生塑性变形.在这一阶段,上、下部板料主要以弹性变形为主,并伴有少量塑性变形[1].
1.2压铆连接圆点初期成形阶段
压铆连接圆点初期成形阶段从推杆5到达死点开始,至下部板料与推杆5顶面完全接触并形成上部轮廓为止(见图2压铆连接圆点初期成形阶段).在这一过程中,从开始到结束,随着凸模1的下行,上、下部板料受到推杆5顶面、凹模4侧面上部和凸模1底面及其圆锥面的约束,在弹性变形和塑性变形的共同作用下,形成上部轮廓.在压铆连接圆点初期成形阶段,上、下板料的上部颈部圆角处组织由于受到凸模1和凹模4、推杆5的挤压,晶格被压缩,组织被强化.同时,在凹模4和推5形成的环形凹槽处,由于对材料无约束,材料可以自由伸缩,有助于圆点初步成形,并为压铆连接圆点塑性成形阶段的材料变形留下空间.
板料初期压入阶段、压铆连接圆点初期成形阶段和普通冲压相似,不同之处是在压铆连接圆点初期形成阶段必须形成压铆连接圆点的上部轮廓.1.3压铆连接圆点塑性成型阶段
在压铆连接圆点塑性成型阶段,凸模1继续下行,挤压上、下部板料,直到凸模1到达死点为止(见图3压铆连接圆点塑性成型阶段).在这一过程中,由于凹模4和推杆5组成的环形凹槽对下部材料的圆角处无约束力,材料首先在挤压力的作用下向环形凹槽处流动,填充环形凹槽.接着,当环形凹槽处于充满状态时,材料流向环形凹槽处的阻力逐步增大,使凹模侧面的阻力变得相对较小,上部板料中的材料开始同时挤向环形凹槽和下部板料的侧面.在这一过程中,由于压铆连接圆点在初期成形阶段形成了连接圆点的上部轮廓,使上部板料颈状部位组织变薄和硬化,阻止了其材料沿“最小阻力”的方向向上流动,材料只能向“外”流动,从而形成“倒锥”,使上、下部板料相互“咬合”而连接在一起.当凸模1到达死点时,压铆连接圆点完全形成.图
3压铆连接圆点塑形成型阶段Fig.3Thestepofrivet1.4保压阶段
在保压阶段,模具继续保持一定时间的压力,以使上、下部板料充分填充环形凹槽,并使压铆连接圆点完全定型,从而起到防止压铆连接圆点回弹的作用.保压阶段控制的好坏直接影响产品合格率的高低.2运用压铆连接原理进行模具结构设计2.1模具运行机理
下面以洗衣机铝箱体为例,说明压铆连接原理在模具结构设计中的具体应用.图4所示的(压铆模具结构分析)为洗衣机铝箱体上、下部板料压铆连接时,一个圆点的压铆模具结构图.将洗衣机铝箱体上、下部板料重叠后放入模具,当模具上、下模合模后,凸模3将上、下部板料同时压入凹模5的型腔中,同时推杆6在箱体下部板料的压迫下随着往下退.随着凸模3的继续伸入及推杆6的逐渐下退,当推杆6退到死点后,由于凸模仍在继续向下伸入,在挤压力的作用下,箱体上、下部板料压铆连接圆点的底部和周边就开始变化,并将底部和周边变形后“多余”的材料向推杆6与凹模5预留的环形凹槽流动,与此同时,上部板料也向下部板料的圆柱侧面挤入,使两种被铆接的材料之间形成相互嵌套,产生如图5(压铆成形圆点结构)所示的形状,从而达到铆接两种材料的作用.压铆连接圆点形成后进行一定时间的保压,以保证圆点的质量.开模时压料板4将压铆连接圆点从凸模3中推出,整个动作全部完成.在实际生产中,为使上、下板料连接牢固及表面平整,压铆模具做了许多压铆连接圆点结构.模具采用多
96点连接,所有凸模、凹模必须完全一致,在冲压成形过程中,所有凸模和凹模的行程必须相等,凸模和凹模必须同时接触板料,使得作用于板料上的负荷分散,最大限度地控制折皱压痕的产生,有效地提高了产品的表面质量.
图4压铆模具结构分析
Fig.4Analysisofpressingrivetmould图5压铆成形圆点结构
Fig.5Thestructureofpressingrivetpoint2.2凸凹模参数设置
设下部板料壁厚为δ1,上部板料壁厚为δ2;凹模直径为Φ1,凹模圆角半径为r1,凹模深度为h1,环形凹槽开口为b1;凸模直径为Φ2(大端),凸模圆角半径为r2,凸模高度为h2,凸模锥度为α2;则在进行凸凹模设计时应满足以下关系式:1)环形凹槽采用三角形结构,且δ1≤b1有利于材料在塑性成形时上、下板同时进入环形凹槽.2)h1>(δ1+δ2),h2>h13)r2
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一种用于固定线路板的铆接螺母新方法
【提要】结合工厂多种固定线路板方法的实际应用,介绍一种新的防扭转、防脱落效果更好的铆接螺母新方法,这一方法也可在其它领域推广应用。
关键词铆接螺母线路板固定工艺
在工业生产中,尤其在仪器仪表、机电、家电、自动化行业中,线路板是普遍使用的,而线路板的安装,目前大多数工厂采用如图1a～图1f所示的几种安装固定方法。这些都是采用传统的结构方式,有着各自的优缺点。
如图1a,其结构简单,成本低,但安装复杂,易松脱,基板面也不平齐,不能抗扭转。
图1b,安装和结构均简单,但需用专用焊接设备,成本高,碰焊工艺性也不好,还难以保证不松脱。
图1c的安装和结构也简单,但占用空间,易松脱,工艺复杂。
图1d安装容易,但其则结构复杂,基板变形大,高度受到限制,工艺复杂,成本高。
图1e结构、安装均简单,但也需用专用铆接设备,成本高,且工艺复杂,易扭转失效。
图1f有结构、安装、工艺简单和成本低的优点,但易扭转失效。
我厂作为仪器仪表生产的专业厂家,各类型产品都有各种线路板,且线路板的固定方法也良莠不齐,未能统一规范。随着对仪表造型和外观要求越来越高,线路板的固定也就要求齐正、可靠,且要求简便实用,成本低。为此,我们采用了一种新的线路板安装固定方法。这种固定方法采用的铆接螺母钉有2种,一种为通孔,另一种为盲孔,但均带六角座(见图2)。铆接螺母固定后可与基板平齐,美观整齐,如
图2所示。
铆接可在小型通用手动压力机上完成,也可在小型通用冲床上完成,铆接螺母模具结构与铆接过程如
图3所示。
图3铆接螺母模具结构和铆接过程这种铆接新方法所使用的铆接模可一模多用(仅相应配换下模块与定位销),成本低廉,模具总费用约850元/套,铆接螺母成本为0.08～0.20元/个。其适用范围也很广,在基板厚0.8～3mm、铆接螺母规格M1～M6(mm)情况下均适宜使用。新的铆接方法,有比较显著的特点:工艺简便实用,不需焊接,表面平齐,抗扭转,不变形,牢固可靠,成本低。在我单位的多个产品的面板及外壳上使用该方法固定线路板,可以满足面板或外壳表面的平整光洁,可以进行喷塑、喷漆或复盖塑胶薄膜开关。为检验我厂采用的这种铆接新方法的牢固性,我们做了打击和扭转试验,
施力点位置F在最敏感处,见图4所示。打击试验,采用钳
工手锤以50N的力打击铆接螺母头,连续打击3次,试验结果显示:螺母不脱落,但基板已弯曲变形。扭转试验,采用普通老虎钳扭转螺母头,未能松动。说明这种方法的铆接是牢固可靠的,有其它方法不可比拟的特点。这种方法也可以推广应用于各种产品中的线路板固定以及类似零件的固定连接。
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