TOX鉚接工藝在空調(diào)鈑金零件加工中的應(yīng)用分析

岳 磊

（青島海爾機器人有限公司，山東 青島 266426）

在外界力量的作用之下和在連接組合材料的作用之下，專門用于無鉚連接模具能夠在連接點的地方出現(xiàn)材料變化。在一段時間之后，這一個相互鑲嵌的材料變化的連接程序，有一個專有名詞叫做無鉚連接，它的英文簡稱 TOX 或 Clinching，其是一種可塑性薄板的不可拆卸式點連接技術(shù)。TOX鉚接工藝它借助了機械擠壓原理，促進板材流動，形成鉚點，進而可靠的連接了板材。除此之外，這一種工藝，不但改變了其工作環(huán)境，同時還為了工作質(zhì)量提供了重要保證。不僅如此，這一種工藝還提高了能源的利用率和作業(yè)效率，并且實現(xiàn)自動化等優(yōu)勢。這種工藝的出現(xiàn)正好彌補了電阻點焊工藝的不足和缺陷[1-3]。

1 工藝類型

1.1 傳統(tǒng)的連接工藝

在當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)條件之下，對于加工空調(diào)鈑金零件，在大部分狀況之下，都會使用到電阻電焊機，通過這一種設(shè)備進行加工點焊。此工藝的工作的科學(xué)理論就是位于電力兩極的焊件，在壓力的作用之下，將其壓緊。在此之后，焊接部位之后將會受到來自阻焊變壓器輸入的巨大的焊接電流。與此同時，處在焊機接觸面部位上將會變成確實存在的物理接觸點。除此之外，在各種能量的作用之下，比如說熱能與塑變能等，接觸部位的原子會被激活，經(jīng)過一段時間不斷的加熱之后，原子會變?yōu)橐粋€熔化的熔核。

以這種傳統(tǒng)的加工方式電阻電焊為例子，當(dāng)前還存在了很多的缺陷和不足，比如說，焊點對于板材表面的鍍鋅層有破壞作業(yè)，進而致使板材的表層上面會留下焊渣。此外，焊點的外形不符合人們的審美標(biāo)準(zhǔn)，從而會降低顧客 的滿意度且難以滿足市場的需求，同時導(dǎo)致商品滯銷。焊點的作業(yè)環(huán)境惡劣，在進行焊點的過程之中，會出現(xiàn)有火花飛濺的情況，而且過久的時間的焊點，或者是保持過近的距離與工作人員的話，這樣對于工作者們的身體健康會產(chǎn)生極其嚴(yán)重的不良影響，比如說，飛濺的火花會燒傷皮膚，近距離與焊點接觸會影響眼睛的視力等問題。電阻電焊嚴(yán)格的要求設(shè)備參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，與此同時，工作者們有必要基于不一樣的板材對于設(shè)備的參數(shù)進行相應(yīng)的調(diào)整。除此之外，點焊的電極非常容易發(fā)生氧化反應(yīng)，所以在這種條件下，每一次點焊的焊點達到一定程度，就很有必要打磨處理好點焊電極。此外，在打磨時一定要高度的重視，因為打磨電極的成效對于產(chǎn)品的質(zhì)量會有直接的作業(yè)。一旦工作人員的專業(yè)能力沒有專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的話，將會無法確保點焊質(zhì)量的穩(wěn)定性和安全性。由于不穩(wěn)定且不安全的點焊質(zhì)量，所以對于在進行點焊作業(yè)時，對于相應(yīng)的對于從事該方面的工作人員的專業(yè)能力會隨之提高，導(dǎo)致生產(chǎn)的全自動化難以實現(xiàn)[4-10]。

1.2 TOX鉚接工藝

TOX鉚接工藝借助了機械擠壓原理，促進板材流動，形成鉚點，進而可靠的連接了板材。TOX鉚接工藝是在氣液增力缸的作用下，獲得了動力，進而促進 凸模向下沖擊壓緊，同時凹模內(nèi)被擠進了相應(yīng)的連接板材。擠壓作用在進一步的時候，凸模 側(cè)的板件材料擠壓凹模側(cè)材料，凹模內(nèi)的材料在不斷地流動變形。像這樣的情況，將會出現(xiàn)一個TOX 連接圓點，它不僅沒有棱邊，而且沒有毛刺。針對有的鋼板既有漆層，又有鍍鋅層，由于漆層和鍍鋅層的存在，會相應(yīng)的流動變化，但是不會受到損害。因此，鈑金的抗腐蝕性能不會受這個連接點的影響。

TOX鉚接工藝，它更有顯著的優(yōu)勢。比如說，應(yīng)用TOX鉚接工藝，擠壓其 連接位置的材料，冷作硬化不僅可以提高連接處材料的機械性能，而且還不會破壞和撕裂材料，工作環(huán)境好，鉚接過程采用機械成型，沒有環(huán)境和噪聲污染，對員工不造成負(fù)面影響;自動化程度高，可以同時連接一個點或多個點，還可對連接強度進行無損檢測，對連接質(zhì)量進行無損評估，并可引入自動線;TOX鉚接單點連接的靜態(tài)連接強度為點焊的70%，雙點連接(可以在一道工序內(nèi)加工形成)的靜態(tài)連接強度與點焊相等，疲勞連接強度比點焊高，連接的承載能力與受載方向無關(guān)，而且連接在受剪切和受拉力作用時的承載性能相同;產(chǎn)品質(zhì)量好，可以采用模具，零件連接處無毛刺，外觀美觀，變形幾率非常低;能耗低，較節(jié)能，無環(huán)境污染;防腐性能優(yōu)于點焊，無鍍層材料的銹蝕。

隨著TOX鉚接技術(shù)日益成熟，該技術(shù)在空調(diào)制造業(yè)的應(yīng)用開始增多，并逐漸取代傳統(tǒng)的電阻焊方法應(yīng)用于底盤、后板等組件連接生產(chǎn)中。與此同時，沒有集中點應(yīng)力 ，動態(tài)的疲勞強度高。TOX鉚接工藝這是一種由于機械模具沖壓而形成的類型，由此可見，鉚點成型的具有非常好的一致性和質(zhì)量的安全性和穩(wěn)定性。除此之外，TOX鉚接工藝的作業(yè)環(huán)境非常的舒適，并且在連接的過程中，不會出現(xiàn)焊渣和火花。因此，TOX鉚接工藝的作業(yè)環(huán)境非常的好。TOX鉚接工藝是在氣液增力缸的動力作業(yè)下，獲得動力，原理控制起來相對來講較為簡單，并且產(chǎn)品的穩(wěn)定性和安全性較好，與機械手和機器人相配合，就可以做到產(chǎn)品生產(chǎn)的自動化。

2 TOX 鉚接工藝全自動化生產(chǎn)模式

TOX 鉚接工藝全自動化生產(chǎn)模式主要有單件的自動化生產(chǎn)和組件的自動化生產(chǎn)這兩種生產(chǎn)模式。單件的自動化生產(chǎn)就是局部連接一個零件，使產(chǎn)品的機械強度增強。組件的自動化生產(chǎn)就是要連接多個零件，形成一個組件。

2.1 單件的自動化生產(chǎn)

在模具沖壓空調(diào)鈑金零件閥門支架形成之后，內(nèi)側(cè)接合處強度沒有達到產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，將先前采用人工點焊兩個焊點進行改善，并且加強其強度。除此之外，正式應(yīng)用TOX 鉚接工藝之后，需要一些配套的設(shè)備，例如：1臺 TOX 鉚接機、1臺 六軸機器人、2個 料站 組合。在這些設(shè)備和TOX 鉚接工藝的共同作用之下，能夠做到全自動鉚接閥門支架，一致和美觀的鉚點，每一個的平均的生產(chǎn)效率會提升到百分之百，早晚班可以減少兩個人。

經(jīng)過測試后，平均下來達到工藝質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，TOX 鉚接工藝生產(chǎn)的合格率相比于傳統(tǒng)的連接工藝要更高 0.18個百分點。TOX鉚接工藝生產(chǎn)閥門支架質(zhì)量測試結(jié)果，如下所示，鉚點底厚0.65mm，抗拉力1 115N, 抗剪力2 020N。

2.2 組件的自動化生產(chǎn)

改善空調(diào)鈑金零件底盤組件之前，應(yīng)該使用人工點焊方式實現(xiàn)23 個焊點的焊接。經(jīng)過分析組件各個零件，連接基腳和擋塊時，平均下來都可以應(yīng)用 TOX 鉚接工藝，代替點焊工藝。組合成生產(chǎn)線需要定位傳輸線、鉚接機、三軸機械手的共同作用。為做到全自動化生產(chǎn)空調(diào)鈑金零件底盤組件，每一個人平均生產(chǎn)效率1.8，每一條線可以減少六個工作人員。

3 工藝過程

在一開始的壓進的這一階段的時候，在凸模的用力作業(yè)之下，上面和下面的板料的變形以彈性為主的表現(xiàn)形狀，幾乎沒有塑性的表現(xiàn)形狀。出于成形的階段的時候，從開始到完成，由于凸模的下面，與此同時，在一些材料的限制作用下和彈塑性變形的作用之下，比如說，凸模、凹模和推桿等限制作用，導(dǎo)致了板料的上下兩面，上面的輪廓成形。在早期的形成時期，因為在凸模和凹模的共同擠壓條件之下，圓點頸部的圓點組織，壓縮了晶體，強化了組織。除此之外，環(huán)形的凹槽處，是在凹槽和推桿的共同作業(yè)之下，同時，由于對于材料沒有特別的要求，能夠自由的伸縮材料，然后，不會改變對于材料其余的部分晶體有助于初步形成圓點，同時還能夠留下充足的空間為了塑性形成階段的材料。在早期的壓入板料時期，這一時期類似于普通沖壓，差別主要在于早期的成形階段只會壓縮圓點頸部圓角處晶格和強化組織，最后，壓鉚連接圓點的上部輪廓就會形成。在成型塑型的這一階段的時候，因為在早期成形時期的圓點已經(jīng)變?yōu)榱松喜枯喞?，對于材料的向上流動現(xiàn)象起到了阻礙的作用，然后導(dǎo)致了材料主要是流動在向環(huán)形凹槽和凹模側(cè)面這兩個地方，主要原因就在于這兩個地方所受到的阻力最小。一開始，在壓力的作用條件之下，材料主要是流動在環(huán)形凹槽處，經(jīng)過一段時間之后，因為逐步充滿的環(huán)形凹槽處，導(dǎo)致增大了流向環(huán)形凹槽的阻力，當(dāng)上部板料中的材料流向環(huán)形凹槽的阻力大于凹模側(cè)面的阻力的時候，與此同時，上部板料中的材料一起擠向下部板料的側(cè)面，一直到到達最終點，完成圓點成型，之后，與鉚接的圓點相像的圓點成形，最終實現(xiàn)鉚接。處于保壓的時間段是，模具依然穩(wěn)定在某時間的壓力，可以實現(xiàn)充分填充材料、嵌套和最終成型的愿望。處于反壓的時間段的時候，在通常情況下，產(chǎn)品外表面的殼體連接用壓鉚連接，連接圓點不希望有凸起，所以有必要反沖壓圓點一次，然后壓回凸起的部分，凹模在反壓的階段的時候可以使用平砧座，凸模使用圓柱的沖頭。

4 結(jié)語

綜上所述，由于工業(yè)的快速向前發(fā)展，未來的板件將朝著復(fù)合型方向發(fā)展，并且由于人們環(huán)保意識的提高，鍍層涂層板材等一定會得到普遍使用，但是傳統(tǒng)的電焊工藝阻礙其發(fā)展，所以旨在將新型板材的連接問題解決，關(guān)鍵不僅在于廣泛使用這些板材，還在于提高現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本。TOX連接技術(shù)一定會在這一過程中大放異彩，TOX是一種新興 的且較為完善的連接方法，TOX連接技術(shù)不僅設(shè)計人員提供了新的設(shè)計方向，同時也在一定程度上使制作工藝得到了簡化，進而為產(chǎn)品的創(chuàng)新提供了更多的可能性。由此可見，TOX連接技術(shù)的產(chǎn)生，為提高工業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)做出了巨大的貢獻。除此之外，TOX鉚接機器經(jīng)過配合 六軸 機器人和機械手，能夠全自動化生產(chǎn)多種產(chǎn)品，同時還能使生產(chǎn)效率提升，將生產(chǎn)的成本降低。