引言

隨著汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展,目前在汽車車身的飯金零件中,逐步采用鋁鎂合金來(lái)替代原有的碳鋼零件,原有用于連接的螺母焊接方式的應(yīng)用逐漸減少,更多的零件是采用自沖鉚螺母壓鉚技術(shù),采用壓鉚裝置將自沖鉚螺母與飯金零件連接固定。

本文將研究自沖鉚螺母壓鉚技術(shù),對(duì)汽車車身飯金零件螺母壓鉚裝置及其壓鉚方法進(jìn)行探討。

1基本結(jié)構(gòu)及工作原理

自沖鉚緊固技術(shù)中的螺母通?？蛇x規(guī)格為M6~M16,適用板材厚度0.8~5mm,在壓鉚應(yīng)用中以下凹模做支撐,壓鉚裝置上模推動(dòng)螺母切斷材料,使金屬?gòu)U料脫落,將螺母嵌入工件,螺母本體下方有凸起結(jié)構(gòu),具有機(jī)械防松動(dòng)的功能。

根據(jù)自沖鉚螺母的應(yīng)用方式以及多品種切換的生產(chǎn)要求,對(duì)應(yīng)的螺母壓鉚裝置包括C型機(jī)架、壓鉚機(jī)構(gòu)、氣液增壓缸、待壓鉚螺母的工件定位裝置、待壓鉚螺母的工件固定裝置以及送料退料機(jī)構(gòu),如圖1所示。

1—C型機(jī)架:2—壓鉚機(jī)構(gòu):3一氣液增壓缸:

4一待壓鉚螺母的工件定位裝置;

5一待壓鉚螺母的工件固定裝置;6一送料退料機(jī)構(gòu)。

圖1螺母壓鉚裝置結(jié)構(gòu)

整體裝置采用焊接式底座,在C型機(jī)架上配備有氣液增壓缸,氣液增壓缸頭端帶有壓頭,壓頭組件用直線滑軌做導(dǎo)向,壓頭與氣液增壓缸桿端采用浮動(dòng)接頭連接,在氣液增壓缸上配置有壓力檢測(cè)傳感器,用于檢測(cè)氣液增壓缸在工作狀態(tài)下的壓力值,同時(shí)在壓裝機(jī)構(gòu)上安裝有位移檢測(cè)傳感器,用于對(duì)下壓位置狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。

螺母壓鉚裝置配有位移傳感器和力傳感器,在生產(chǎn)過(guò)程中利用力傳感器、位移傳感器、位置傳感器等檢測(cè)裝置組成即時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)每一個(gè)重要生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行100%檢測(cè)和記錄,并自動(dòng)對(duì)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行智能數(shù)據(jù)分析,即時(shí)對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量做出評(píng)定,對(duì)有問(wèn)題的作業(yè)進(jìn)行即時(shí)報(bào)警。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可與MES系統(tǒng)對(duì)接,完成質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的可追溯性要求。

螺母壓鉚裝置的送料退料機(jī)構(gòu)包括安裝在機(jī)架上的安裝底板,安裝底板上裝有支撐塊以及兩套相互對(duì)稱且平行的直線導(dǎo)軌,直線導(dǎo)軌上配有滑塊,滑塊有連接板與待壓鉚螺母的工件定位裝置相連接。

待壓鉚螺母的工件定位裝置上按照不同類型產(chǎn)品設(shè)計(jì)有不同的定位底座,該定位底座按照工件仿形制作,用于對(duì)工件的有效支撐,當(dāng)安裝時(shí)拿錯(cuò)工件會(huì)無(wú)法放入,以實(shí)現(xiàn)機(jī)械防錯(cuò)的功能要求。由于該裝置可兼容多種產(chǎn)品,針對(duì)不同規(guī)格的產(chǎn)品,定位工裝可實(shí)現(xiàn)快換,在工裝上設(shè)置有檢測(cè)傳感器,可根據(jù)用戶在控制系統(tǒng)的產(chǎn)品選擇,自動(dòng)識(shí)別工裝類型。

螺母壓鉚裝置的待壓鉚螺母的工件固定裝置包括安裝在支撐塊上可轉(zhuǎn)動(dòng)的定位機(jī)構(gòu),定位機(jī)構(gòu)與待壓鉚螺母的工件定位裝置配合實(shí)現(xiàn)對(duì)待壓鉚螺母的工件夾緊定位。

螺母壓鉚裝置的壓鉚機(jī)構(gòu)沖頭中間為凸模,下方為凹模,凹模按照螺母規(guī)格設(shè)計(jì),在中心位置有用于定位的彈性銷,彈性銷下方有彈簧,通常待壓鉚位置會(huì)有預(yù)定位孔,當(dāng)待壓鉚螺母的工件放置在工裝上時(shí),彈性銷受彈簧力作用處于伸出狀態(tài),此時(shí)該彈簧銷用于對(duì)工件進(jìn)行定位,自沖鉚螺母隨后上料至定位位置:當(dāng)啟動(dòng)壓鉚裝置時(shí),氣液增壓缸作為驅(qū)動(dòng)裝置,帶動(dòng)上壓頭壓下,上壓頭上配裝有可更換的凸模,凸模推動(dòng)螺母下壓,利用自沖鉚螺母的特性,將工件上的多余物料切除,此時(shí)彈簧銷受壓縮回,自沖鉚螺母繼續(xù)被推動(dòng)下壓,按照限位塊的高度設(shè)定,自沖鉚螺母被嵌入工件。在壓入過(guò)程中,通過(guò)安裝機(jī)構(gòu)上的力傳感器和位移傳感器,采集下壓過(guò)程中力和位移參數(shù)數(shù)據(jù),并繪制力和位移曲線,監(jiān)控壓裝狀態(tài),并做出質(zhì)量判定。在自沖鉚螺母被壓嵌入工件時(shí),自沖鉚螺母將工件上的多余材料切除,被切除的圓形廢料片通過(guò)排廢料組件送至廢料箱,廢料箱用于存儲(chǔ)在壓鉚時(shí)落下的廢料片,定期由生產(chǎn)人員進(jìn)行清理。

在該裝置中,在氣液增壓缸動(dòng)作時(shí)的快進(jìn)階段,所受側(cè)向載荷很小,相應(yīng)影響較小,而在氣液增壓缸的工進(jìn)階段,所受側(cè)向載荷較大,由于所選用的作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的氣液增壓缸活塞桿不能承受側(cè)向載荷,故在氣液增壓缸的活塞桿端設(shè)置有導(dǎo)向組件,導(dǎo)向組件用于對(duì)壓頭下壓時(shí)的導(dǎo)向以及承受側(cè)向載荷。

該裝置采用多產(chǎn)品兼容性設(shè)計(jì),在控制系統(tǒng)中采用菜單式設(shè)計(jì),生產(chǎn)人員可以根據(jù)生產(chǎn)需求在觸摸屏上選擇產(chǎn)品規(guī)格型號(hào),不同的產(chǎn)品在控制系統(tǒng)中有不同配置方式,當(dāng)選定產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)后,系統(tǒng)內(nèi)自動(dòng)切換對(duì)應(yīng)的壓力值,并采集工裝識(shí)別傳感器的信號(hào),確認(rèn)產(chǎn)品工裝已經(jīng)按照設(shè)定更換,給出工裝切換完成信號(hào),螺母壓鉚裝置準(zhǔn)備就緒,可以開(kāi)始生產(chǎn)。

用于自沖鉚螺母的壓鉚裝置按如下步驟動(dòng)作:

第一步:待壓鉚螺母的工件定位固定。人工將待壓鉚螺母的工件放置在工件定位裝置上定位,隨后將自沖鉚螺母放置于螺母定位孔中定位:定位機(jī)構(gòu)將放置有待壓鉚螺母的工件夾緊。

第二步:送料。人工按啟動(dòng)按鈕,裝置自動(dòng)推送整個(gè)送料退料機(jī)構(gòu)至第一沖頭壓鉚區(qū)域。

第三步:壓鉚。氣缸向下移動(dòng),推動(dòng)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng),并帶動(dòng)第一沖頭往下移動(dòng)至杠桿,再推動(dòng)杠桿繞U形支撐座向下轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)第二沖頭向下移動(dòng)至自沖鉚螺母的位置,并對(duì)自沖鉚螺母進(jìn)行壓鉚使其固設(shè)于待壓鉚螺母的工件上。

第四步:復(fù)位。氣缸復(fù)位,第一沖頭在扭簧的作用下復(fù)位。

第五步:下料。定位機(jī)構(gòu)打開(kāi),人工取下完成產(chǎn)品放入合格品料箱。

在壓鉚過(guò)程中,力和位移曲線測(cè)試不合格的產(chǎn)品,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警,直至人工按照要求將不合格品放入紅箱,裝置方可復(fù)位。

2性能特點(diǎn)

該裝置采用集成式設(shè)計(jì),占地空間小,能夠?qū)崿F(xiàn)汽車車身飯金零件生產(chǎn)中的螺母自動(dòng)化壓鉚過(guò)程。

該裝置及裝配方法具有以下特點(diǎn):

(1)螺母壓鉚裝置采用杠桿式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),節(jié)省了壓裝空間,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)壓鉚過(guò)程。

(2)螺母壓鉚裝置采用自復(fù)位式浮動(dòng)壓頭設(shè)計(jì),當(dāng)下壓時(shí),對(duì)應(yīng)杠桿式壓頭的圓弧形運(yùn)動(dòng)軌跡,氣液增壓缸活塞桿端與下部連接采用浮動(dòng)接頭形式,使整個(gè)壓鉚過(guò)程中受到的壓鉚力相對(duì)穩(wěn)定:當(dāng)向上回程時(shí),自復(fù)位結(jié)構(gòu)中的彈簧組件實(shí)現(xiàn)杠桿式壓頭自復(fù)位。

(3)螺母壓鉚裝置采用快換式工裝設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)多品種產(chǎn)品共線生產(chǎn),具有較好的兼容性。

3結(jié)語(yǔ)

該螺母壓鉚方法已在實(shí)踐中得到應(yīng)用,提升了自沖壓螺母的壓鉚效果,明顯改善了產(chǎn)品質(zhì)量,并已獲得專利授權(quán)。