拉铆螺母是目前市场上新一代铆接用紧固件产品。它改变了在薄板上安装零件的传统方式,是板件连接工艺的最新突破。目前,钣金行业中在钣金件上固定螺纹连接螺母普遍采用的是铆接方式固定的拉铆螺母,就其铆接采用的方式和工装有2种,一种是采用铆枪铆接,主要用于少批量多品种及以维修为主的钣金件铆接;另一种是采用钣金冲压模具铆接,主要用于大批量单一品种钣金件铆接。这2种铆接方式都存在着致命的缺点——生产效率低下、 劳动强度大和铆接质量稳定性差。还有一种铆接方式就是自动铆接。这种铆接方式操作步骤简单,正好能够弥补以上两种方式所在。
1、铆枪铆接方式
铆枪铆接步骤为:拿取零件→插入螺母→铆枪头旋入螺母→拉铆→铆枪头旋出螺母-→成品,如图1所示。
铆枪铆接方式缺点:步骤繁琐,人工插放螺母效率低,生产效率低,对员工技能要求高,铆枪的使用寿命短,铆枪头的使用寿命短。
2、模具铆接方式
模具铆接步骤:拿取零件→插入螺母→在模具上定位→压铆→成品,如图2所示。
模具铆接方式缺点:步骤繁琐,人工插螺母效率低,生产效率低,定行程铆接方式对螺母长度偏差的兼容性差,铆接质量不稳定。
3、自动铆接方案设计
自动插件设备已经在钣金行业广泛使用,技术也已经相当成熟,但由于自动插件设备采用的铆接螺母为压铆螺母,同时也没有采用拉铆螺母的先例。相比拉铆铆接,压铆铆接还存在以下缺点:
(1)相同规格的铆接螺母,压铆縩母比拉铆螺母成本高(按市场价)。
(2)压铆铆接对板料的厚度有严格的要求(料厚≥1.0mm),因此对于需要使用薄料(料厚< 1.0nm)的零件不适用,如果为了适应铆接而增加板料的厚度,则会大大增加生产成本。同时,不同板厚采用的压铆螺母的结构参数也不- ~致,如果采用压铆螺母进行生产,则会增加螺母的品种和规格,最终导致生产管理和质量管理成本增加。
钣金行业使用的拉铆螺母多为六角铆接螺母(见图3),目前通用的自动插件设备暂时还不能适用六角铆接螺母,主要原因是自动插件设备无法实现六角铆接螺母定向输送。将六角铆接螺母改换成圆柱铆接螺母(见图4)可以解决铆接螺母定向输送问题。但圆柱铆接螺母铆接后会出现拧螺钉时转动的质量隐患。
目前钣金行业采用的有铆连接结构设计原理,一般为铆接孔和铆接螺母形状一致,如方形铆接螺母孔配方形铆接螺母,圆形铆接螺母孔配圆形铆接螺母,如果将这一原则运用到圆形铆接螺母孔配圆形铆接螺母上,则会出现一个严重的铆接质量问题一在螺钉拧入铆接螺母的过程中, 螺母会产生转动,从而导致零件无法装配固定。铆接螺母产生转动的主要原因是圆形铆接螺母在铆接后不能形成防止转动的结构,如图5所示。
经分析,如果采用六角铆接螺母孔配圆形铆接螺母的方式,则铆接螺母在铆接过程中有一部分材料流向圆形铆接螺母与六角铆接螺母孔配合的间隙处,形成一个六角形状凸台,这个凸台就可以起到防止螺母转动的效果,如图6所示。
图7为模具结构。模具的工作过程为:①零件在定位销上定位,保证零件铆接面水平;②上模将铆接螺母压入下模模腔,定位销随着螺母的压入往下运动;③当定位销接触固定座后螺母壁产生塑性变形,变形后的螺母与零件紧密结合达到铆接效果;④上模继续下行,下模轴套配合上模对螺母变形部分进行再次施压,螺母变形部位的部分材料被压入零件六角铆接孔的缝隙处,形成正六边形结构,达到防止螺母转动的效果;⑤上模上行,定位销将零件托起,铆接过程完成。
自动铆接步骤为:拿去零件→模具上定位→压铆→成品,如图8所以:
实际铆接效果如图9所示:
3种铆接方式性能对比,见表1:
拉铆螺母自动化压铆方案的实施,解决了生产过程中拉铆效率低下、操作复杂繁琐等问题。将此方案推广使用,可解决钣金加工业中的铆接瓶颈问题。