鈑金無鉚鉚接工藝的研究與應(yīng)用

·珠海格力電器股份有限公司

點(diǎn)焊是傳統(tǒng)鈑金加工制造中一種重要的工藝，但是其作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度高、作業(yè)環(huán)境惡劣，而且焊接后的產(chǎn)品一致性差，在新時(shí)代智能制造的背景下顯得有些格格不入。隨著環(huán)保政策的不斷嚴(yán)苛，其對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)的要求也呈階梯式的增長。

點(diǎn)焊對(duì)工人技能要求高，但作業(yè)效率卻不高，而且得到的成品外觀質(zhì)量差。以空調(diào)器出/回風(fēng)框、電器盒等鈑金零件點(diǎn)焊生產(chǎn)為例，一方面需要熟練的點(diǎn)焊作業(yè)人員，對(duì)作業(yè)人員要求高，而且生產(chǎn)節(jié)拍≤50pcs/h；另一方面點(diǎn)焊作業(yè)影響整體的美觀程度，作業(yè)時(shí)還會(huì)產(chǎn)生焊渣，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量以及客戶滿意度。本文以上述鈑金零件為例，重點(diǎn)對(duì)鈑金無鉚鉚接工藝在我司的研究與應(yīng)用情況進(jìn)行介紹。

點(diǎn)焊與鉚接工藝

點(diǎn)焊工藝簡析

點(diǎn)焊即電極焊接法，利用電能轉(zhuǎn)化成熱能的形式，熔化金屬母材形成焊點(diǎn)進(jìn)行連接，具體的工作方式是：焊接母材放置在兩塊搭接工件接觸面之間，通過兩個(gè)柱間電極的作用形成焊點(diǎn)，焊接流程如圖1所示。目前該工藝在鈑金加工制造業(yè)中普遍使用，仍是行業(yè)中的主流加工方式。

圖1 點(diǎn)焊技術(shù)流程圖

空調(diào)器鈑金零件以鍍鋅板為主要材料，在進(jìn)行點(diǎn)焊生產(chǎn)的過程中會(huì)產(chǎn)生遠(yuǎn)比其他板材更強(qiáng)烈的火花濺射，進(jìn)一步惡化了員工的作業(yè)環(huán)境，而多個(gè)焊點(diǎn)分布在不同位置也給作業(yè)人員的加工帶來了不便，遇到大型鈑金零件的點(diǎn)焊作業(yè)將嚴(yán)重消耗作業(yè)人員的體力，制約生產(chǎn)效率的提升。

鉚接工藝簡析

鉚接是利用軸向力使多個(gè)零件相連接的方法，主要分為活動(dòng)鉚接與剛性鉚接。顧名思義，活動(dòng)鉚接即鉚接后可以相互轉(zhuǎn)動(dòng)；剛性鉚接又分為固定鉚接與密封鉚接，鉚接后零件不能活動(dòng)，密封鉚接處嚴(yán)密，不會(huì)產(chǎn)生漏水、漏氣等現(xiàn)象。

根據(jù)我司產(chǎn)品特性決定使用剛性鉚接，通過自主設(shè)計(jì)方案，使用自動(dòng)化鉚接設(shè)備實(shí)現(xiàn)了零件大批量鉚接加工。由于鉚接作業(yè)操作簡易，只需要經(jīng)過簡短的設(shè)備操作指導(dǎo)就可以進(jìn)行加工作業(yè)，無需專業(yè)的點(diǎn)焊培訓(xùn)，極大地降低了員工技能要求。對(duì)比點(diǎn)焊來說生產(chǎn)效率、產(chǎn)品外觀質(zhì)量與一致性均有巨大提升。圖2是我司某電器盒和出風(fēng)框鉚接工藝圖。

圖2 我司典型產(chǎn)品鉚接工藝圖

自動(dòng)化鉚接方案設(shè)計(jì)

鉚接設(shè)備工作原理

以自動(dòng)鉚接機(jī)為模型來分析壓鉚設(shè)備工作原理。我們?cè)O(shè)定鉚頭的初速度為0，整個(gè)鉚接的過程由鉚頭接觸鈑金材料開始，到鈑金零件連接完全成型為止，整個(gè)過程總共分為三個(gè)階段。

第一階段是鉚接的準(zhǔn)備階段，鈑金零件到達(dá)鉚接位置，紅外探測檢測到物料，鉚頭接觸鈑金件表面準(zhǔn)備進(jìn)行鉚接。鉚頭接觸到鈑金零件開始第二階段，即鉚頭對(duì)鈑金零件連接點(diǎn)施壓，開始進(jìn)行鉚接，令鈑金件連接點(diǎn)變形，直到鉚頭到達(dá)模具鉚倉停止施力。最后一個(gè)階段為壓力成型，形成鉚點(diǎn)，鉚頭退出，完成鉚接加工。圖3為我司某零件鉚接位置和鉚接成品。

圖3 某出風(fēng)框鉚接位置及成品圖

鉚接設(shè)備工作流程

以我司自動(dòng)化鉚接設(shè)備為例對(duì)自動(dòng)化鉚接設(shè)備進(jìn)行說明。

⑴設(shè)備運(yùn)動(dòng)說明。

箭頭方向?yàn)樵O(shè)備可活動(dòng)方向，鉚接機(jī)鉚接工作分為三個(gè)工位。設(shè)備單邊示意圖見圖4，設(shè)備實(shí)物見圖5。

圖4 設(shè)備單邊示意圖

圖5 鉚接機(jī)實(shí)物

A號(hào)工位：此為四角單點(diǎn)鉚接，每個(gè)單點(diǎn)鉚接都可沿X和Y軸方向移動(dòng)。

B號(hào)工位：此為兩邊三點(diǎn)同時(shí)鉚接，此鉗體與A工位固定鉚接位置只可沿X軸移動(dòng)，并與A、C成固定關(guān)系。

C號(hào)工位：此為四角單點(diǎn)鉚接，此鉗體與A工位固定鉚接位置只可沿X軸移動(dòng)，并與A、C成固定關(guān)系。

鉚接位置可沿X、Y 兩軸伺服調(diào)整，依產(chǎn)品尺寸移動(dòng)位置精度精確到0.1mm。

⑵設(shè)備作業(yè)說明。

1)設(shè)備準(zhǔn)備完成后，將出風(fēng)框放置在對(duì)中機(jī)構(gòu)上；

2)當(dāng)工件到達(dá)立式鉗體的鉚接位置時(shí)，立式鉗體處的氣液增力缸下降對(duì)零件進(jìn)行鉚接；

圖6 設(shè)備操作示意圖

圖7 設(shè)備俯視圖

3)鉚接完成后移載工位在頂升氣缸的帶動(dòng)下上升，上升完成后移載工位移動(dòng)到單點(diǎn)鉗體；

4)當(dāng)工件到達(dá)單點(diǎn)鉗體的鉚接位置時(shí)，單點(diǎn)鉗體處的氣液增力缸下降對(duì)零件進(jìn)行鉚接；

5)鉚接完成后對(duì)中機(jī)構(gòu)在頂升氣缸的帶動(dòng)下上升，上升完成后移載工位將工件移動(dòng)到輸送線體上。

項(xiàng)目成效

通過推進(jìn)鈑金零件點(diǎn)焊改自動(dòng)化鉚接后，投入單臺(tái)機(jī)折合減少生產(chǎn)人力2人以上，將生產(chǎn)節(jié)拍低于50pcs/h提升至200pcs/h，極大地提升了人均效率。作業(yè)環(huán)境的改善與技能要求的降低，不僅提升了現(xiàn)場5S水平，同時(shí)提升了員工工作滿意度。外觀質(zhì)量與產(chǎn)品一致性的提升，也帶來了客戶滿意度的提高。

結(jié)束語

目前鉚接工藝方興未艾，項(xiàng)目組通過變更點(diǎn)焊為鉚接工藝后，針對(duì)產(chǎn)品特性設(shè)計(jì)自動(dòng)化鉚接設(shè)備，最終實(shí)現(xiàn)空調(diào)器出/回風(fēng)框、電器盒等鈑金零件的自動(dòng)化鉚接生產(chǎn)。在智能制造的背景下，項(xiàng)目組將持續(xù)對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行升級(jí)，深化智能化、信息化、自動(dòng)化技術(shù)在鈑金零件加工制造過程中的應(yīng)用，發(fā)揚(yáng)我司精神，讓世界愛上中國造！