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轻量化连接技术之—冲压连接

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放大字体  缩小字体    发布日期:2017-03-26  
核心提示:冲压铆接技术与传统的铆接技术具有相同的铆接质量,但其所需的铆接力却减小了70%,因此,采用以电动工具为动力设备对工件进行铆接加工。对这种新的铆接工艺的可行性已被大批量的生产应用给予了充分肯定,该技术已具备了实际生产应用的条件。减小铆接力是研制开发摆动冲压铆接技术的出发点。在摆动冲压铆接中,铆接冲头的运
冲压铆接技术与传统的铆接技术具有相同的铆接质量,但其所需的铆接力却减小了70%,因此,采用以电动工具为动力设备对工件进行铆接加工。对这种新的铆接工艺的可行性已被大批量的生产应用给予了充分肯定,该技术已具备了实际生产应用的条件。

减小铆接力是研制开发摆动冲压铆接技术的出发点。在摆动冲压铆接中,铆接冲头的运动是由冲头的上下往复运动与铆接冲头轴向的摆动旋转而形成的复合运动,铆接冲头的运动轨迹形成了一个锥面,即:在铆接冲头沿冲头轴线方向作上下往复运动时,冲头的轴向还围绕着圆锥的顶点沿圆锥表面旋转,在这种复合运动的基础上,冲头冲压、铆接被加工的板材。

这一技术的研制开发得到了Fraunhofer制造技术与自动化研究所(IPA)的大力支持。IPA与Tox冲压技术公司共同努力完成了摆动冲压铆接技术的工业化大批量生产试验。试验结果表明,摆动冲压铆接技术可以应用于目前市场上所有的机器人铆接工具。IPA和Tox冲压技术公司利用汽车生产领域中最常用的板材ZStE 340和Ecodal铝板对摆动冲压铆接的技术参数进行了优化。在完成技术参数的优化后,合作双方成功地研制开发了大悬臂机器人铆接钳,其悬臂跨度可达850mm。由于该技术在铆接时所需的铆接力非常小——不到20kN,因此,可以设想在汽车工业的常规板材铆接过程中采用电动工具作为铆接设备的动力。

两家汽车生产厂进行的为期1个月左右的大批量生产试验证明,该技术已具备了实际生产应用的条件。他们利用摆动冲压铆接技术完成了1.2万件汽车部件的40多万个铆接点的铆接任务。

生产节拍试验也证明:冲压铆接技术在各个铆接点处的移动时间并不比传统的铆接技术长,只是铆接时间比传统铆接时间多一点,但由于冲压铆接钳的重量轻、体积小,使得铆接机器人具有很好的机动性能。比如,它可以快速、灵活地运动到汽车部件有遮挡的铆接部位处,机器人的运动速度可以提高10%~15%。大批量生产试验中,新型铆接技术已经成功地应用于汽车门铰链、舱盖锁增强板和汽车外覆盖件的铆接中。

标准钢板材料的摆动冲压铆接试验证明:摆动冲压铆接技术所达到的铆接机械强度并不比传统铆接工艺差,采用ZStE 340钢板和Ecodal铝板以及AC 120铝合金板材的情况已经说明了这一点。冲头和冲模的使用寿命也与传统铆接冲头和冲模的使用寿命几乎一样。

在铆接质量方面,摆动冲压铆接技术甚至比传统铆接技术加工出来的产品质量还要好。经检验,冲压铆接工件的剩余厚度尺寸变化很小,在各生产批次中,均可以保证较小的尺寸公差。

实践证明:摆动冲压铆接技术可以与传统铆接技术相媲美。铆接工具重量的减轻使得铆接机器人有着更大的活动空间、更大的悬臂加工性能。轻巧的摆动冲压铆接钳完全可以替代笨重的传统铆接设备,大大提高了生产设备的灵活性。

由于摆动冲压铆接完成的铆接点的几何形状有限,且大多数为圆形。目前,它还不能替代所有的传统铆接工艺。另外,由于摆动冲压铆接冲头的运动轨迹呈圆锥形,因此它占用的空间也较传统铆接冲头要大一些。当铆接点的间距最小为50mm时,可以形成多点连接 在一起的摆动冲压铆接。由于冲头的运动轨迹呈圆锥形,因此也必须注意在工件边缘上留有适当的边距。

下一步继续研发的目标是:将采用摆动冲压铆接所需的费用减小到传统铆接的水平。就目前摆动冲压铆接总体系统或者各个铆接点的情况来讲,达到这一目标已经为期不远。由于摆动冲压铆接所需的铆接力较小,因此铆接机器人所需的铆接钳的重量也可以减轻,可以使用“轻量级”的机器人,这样成本较低,更加经济。另外,轻型铆接钳允许机器人以较高的速度运动,这也可提高摆动冲压铆接技术的经济效益。

汽车舱盖的摆动冲压铆接
冲压铆接技术的特点

与传统的铆接技术相比,摆动冲压铆接技术的优点如下:
● 摆动冲压铆接所需的铆接力减小了70%;
● 增大了铆接钳的悬伸距离,可以铆接尺寸较大的板件;
● 由于减小了铆接力,因此也可以使用轻型的铆接钳和铆接工具,这使得原来传统铆接中铆接钳不易到达的位置也可以进行铆接了;
● 轻型的铆接钳和结构紧凑的铆接工具提高了铆接钳在各个铆接点之间的运动速度;
● 轻型的铆接钳和结构紧凑的铆接工具允许使用小型铆接机器人;
● 铆接件的静载荷强度保持不变;
● 不增加铆接加工工时;
● 可与市场上常见的机器人手臂进行连接。 
 
 
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