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),對汽車車身飯金零件螺母壓鉚裝置及其壓鉚方法進行探討。

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,壓鉚裝置上模推動螺母切斷材料,使金屬廢料脫落,將螺母嵌入工件,螺母本體下方有凸起結(jié)構(gòu),具有機械防松動的功能。

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,對應(yīng)的螺母壓鉚裝置包括C型機架、壓鉚機構(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構(gòu),如圖1所示。

1—C型機架:2—壓鉚機構(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向,壓頭與氣液增壓缸桿端采用浮動接頭連接,在氣液增壓缸上配置有壓力檢測傳感器,用于檢測氣液增壓缸在工作狀態(tài)下的壓力值,同時在壓裝機構(gòu)上安裝有位移檢測傳感器,用于對下壓位置狀態(tài)進行實時檢測。

螺母壓鉚裝置配有位移傳感器和力傳感器,在生產(chǎn)過程中利用力傳感器、位移傳感器、位置傳感器等檢測裝置組成即時在線監(jiān)測系統(tǒng),監(jiān)測系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中,對每一個重要生產(chǎn)過程的狀態(tài)參數(shù)進行100%檢測和記錄,并自動對過程參數(shù)進行智能數(shù)據(jù)分析,即時對生產(chǎn)質(zhì)量做出評定,對有問題的作業(yè)進行即時報警。監(jiān)測系統(tǒng)可與MES系統(tǒng)對接,完成質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)的實時上傳,實現(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構(gòu)包括安裝在機架上的安裝底板,安裝底板上裝有支撐塊以及兩套相互對稱且平行的直線導軌,直線導軌上配有滑塊,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)計有不同的定位底座,該定位底座按照工件仿形制作,用于對工件的有效支撐,當安裝時拿錯工件會無法放入,以實現(xiàn)機械防錯的功能要求。由于該裝置可兼容多種產(chǎn)品,針對不同規(guī)格的產(chǎn)品,定位工裝可實現(xiàn)快換,在工裝上設(shè)置有檢測傳感器,可根據(jù)用戶在控制系統(tǒng)的產(chǎn)品選擇,自動識別工裝類型。

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)動的定位機構(gòu),定位機構(gòu)與待壓鉚螺母的工件定位裝置配合實現(xiàn)對待壓鉚螺母的工件夾緊定位。

螺母壓鉚裝置的壓鉚機構(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,在中心位置有用于定位的彈性銷,彈性銷下方有彈簧,通常待壓鉚位置會有預(yù)定位孔,當待壓鉚螺母的工件放置在工裝上時,彈性銷受彈簧力作用處于伸出狀態(tài),此時該彈簧銷用于對工件進行定位,自沖鉚螺母隨后上料至定位位置:當啟動壓鉚裝置時,氣液增壓缸作為驅(qū)動裝置,帶動上壓頭壓下,上壓頭上配裝有可更換的凸模,凸模推動螺母下壓,利用自沖鉚螺母的特性,將工件上的多余物料切除,此時彈簧銷受壓縮回,自沖鉚螺母繼續(xù)被推動下壓,按照限位塊的高度設(shè)定,自沖鉚螺母被嵌入工件。在壓入過程中,通過安裝機構(gòu)上的力傳感器和位移傳感器,采集下壓過程中力和位移參數(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,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排廢料組件送至廢料箱,廢料箱用于存儲在壓鉚時落下的廢料片,定期由生產(chǎn)人員進行清理。

在該裝置中,在氣液增壓缸動作時的快進階段,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階段,所受側(cè)向載荷較大,由于所選用的作為驅(qū)動機構(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)置有導向組件,導向組件用于對壓頭下壓時的導向以及承受側(cè)向載荷。

該裝置采用多產(chǎn)品兼容性設(shè)計,在控制系統(tǒng)中采用菜單式設(shè)計,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,不同的產(chǎn)品在控制系統(tǒng)中有不同配置方式,當選定產(chǎn)品規(guī)格型號后,系統(tǒng)內(nèi)自動切換對應(yīng)的壓力值,并采集工裝識別傳感器的信號,確認產(chǎn)品工裝已經(jīng)按照設(shè)定更換,給出工裝切換完成信號,螺母壓鉚裝置準備就緒,可以開始生產(chǎn)。

用于自沖鉚螺母的壓鉚裝置按如下步驟動作:

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。人工按啟動按鈕,裝置自動推送整個送料退料機構(gòu)至第一沖頭壓鉚區(qū)域。

第三步:壓鉚。氣缸向下移動,推動滑動機構(gòu)向下運動,并帶動第一沖頭往下移動至杠桿,再推動杠桿繞U形支撐座向下轉(zhuǎn)動,進而帶動第二沖頭向下移動至自沖鉚螺母的位置,并對自沖鉚螺母進行壓鉚使其固設(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。定位機構(gòu)打開,人工取下完成產(chǎn)品放入合格品料箱。

在壓鉚過程中,力和位移曲線測試不合格的產(chǎn)品,系統(tǒng)會自動報警,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

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

該裝置及裝配方法具有以下特點:

(1)螺母壓鉚裝置采用杠桿式結(jié)構(gòu)設(shè)計,節(jié)省了壓裝空間,實現(xiàn)了自動壓鉚過程。

(2)螺母壓鉚裝置采用自復(fù)位式浮動壓頭設(shè)計,當下壓時,對應(yīng)杠桿式壓頭的圓弧形運動軌跡,氣液增壓缸活塞桿端與下部連接采用浮動接頭形式,使整個壓鉚過程中受到的壓鉚力相對穩(wěn)定:當向上回程時,自復(fù)位結(jié)構(gòu)中的彈簧組件實現(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,可以實現(xiàn)多品種產(chǎn)品共線生產(chǎn),具有較好的兼容性。

3結(jié)語

該螺母壓鉚方法已在實踐中得到應(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)。