5.2 設備的主要結構

5.2.1 鎖鉚連接設備的主要結構

目前，鎖鉚連接設備主要包括手鉗型、標準型和設備定制型。手鉗型的設備裝置如圖5-6所示，主要用于大型固定件、試件車間原型樣件生產，生產線連接設備的補充，現場安裝和維修，手鉗型的鎖鉚連接設備具有如下特點：

1）易于攜帶、操作簡單。

2）連接力可調。

3）可匹配不同喉深的C形鉗體。

4）標準喉深：35mm、140mm、200mm。

標準型的鎖鉚連接設備如圖5-7所示，應用于手工單機生產，通用工業規模化鉚接生產中，標準型的鎖鉚連接設備具有如下特點：

1）柔性化設備，與帶狀鉚釘匹配使用。

2）鉚釘自動送料并定位。

3）鉚接時間短（＜3s）。

4）鉚接質量由鉚接力決定，鉚接力可根據應用任意調整設定。

5）結構緊湊，易于維修。

客戶定制型的鎖鉚連接設備如圖5-8所示，適用于汽車工業、要求鉚接過程監控的其他工業客戶定制型的鎖鉚連接設備具有如下特點：

1）滿足客戶不同的生產要求。

2）模塊化設計，系統結構緊湊可以柔性組合，節約空間。

3）鉚接過程自動監控，保證鉚接質量。

4）系統自診斷功能，易于維護。

5）生產參數、過程參數和結果數據可以存儲，便于分析不良原因和工藝改進。

武漢埃瑞特機械制造有限公司（簡稱埃瑞特公司）是國內第一家提供鎖鉚連接設備的廠家，IRIVET鎖鉚連接設備如圖5-9所示，主要包括手持式和臺式兩種，設備型號及相關參數見表5-2。

料帶式鉚釘是為了配合手持式鎖鉚設備上料而專門設計的，料帶上安裝有鉚釘，通過料帶的移動，鉚釘逐顆送到自沖鉚接機槍室，從而完成鉚接自動化的過程。散裝鉚釘是為了臺式自沖鉚接機而設計的，臺式自沖鉚接機安裝有自動選釘盤、自動送料滑道，用戶只需把散裝鉚釘導入自動選釘盤的鉚釘儲藏室即可，鉚釘會全自動地送入鉚接位置。

ZCW-5鎖鉚設備一般由鉚接頭、懸掛系統、液壓系統、電控系統等部分組成，鉚接頭如圖5-10所示，主要包括料帶管、導向座、下基板活塞等。鉚接頭外形尺寸如圖5-11所示。

電控系統是鎖鉚設備的核心，手柄開關是槍頭部分唯一的控制系統，由于在工作時需要控制的參數很多，因此控制功能要求較高。鎖鉚設備的電控系統必須具備以下功能：

1）手動功能，也可稱為點動功能，在鎖鉚連接過程中通過控制手柄的上下鍵實現對沖頭的控制，手動功能主要應用于安裝鉚釘、模具對中、試制和生產維護等場合。

2）半自動功能，根據設定的參數進行鉚接，按下下按鈕不松開，到達設定參數值后沖頭自動返程，在工作過程中松開下按鈕設備會停止鉚接。該功能主要適用于小批量生產和新員工的培訓期生產。

3）自動功能，按下下開關，設備按照參數設定自動完成鉚接過程，主要使用于批量生產。埃瑞特公司專門為鎖鉚設備開發的專用電控，其參數設定非常方便，顯示屏會即使顯示參數的變化，同時還能對加工件數進行計數，這些創新的設計和功能目前進口的自沖鉚接機都不具備。

5.2.2 無鉚連接設備的主要結構

無鉚連接裝置是一種利用板料塑性實現機械連接的設備，廣泛應用到汽車、飛機、家用電器等領域中，較大程度地實現節能環保。塑性成形連接裝備和壓力機的組成部件基本相同，主要包括三個部分：C形框架、動力源和模具。目前市場上常見的沖壓連接設備品牌有TOX、BTM、Attexor、Bollhoff等，已開發出系列的模具產品和壓力專用設備以及配套監控設備。壓力設備分為C形、柱式和微型等結構類型，設備的動力可以是機械的、液壓的、氣壓的或氣液壓。目前，TOX無鉚連接設備主要包括手鉗型、模板化型和客戶定制型。圖5-12所示為手鉗型無鉚設備，其結構尺寸如圖5-13所示，兩種手鉗型設備的型號參數見表5-3。手鉗型設備在板料連接時方便攜帶，主要用于鋼板之間的連接。

機器人式無鉚連接設備如圖5-14和圖5-15所示，設備參數見表5-4。機器人模塊化生產主要適合于大批量自動化生產，根據生產實際需要更換無鉚連接模塊，實現不同板材之間的連接，適用于鋁板和鋁板、鋁板和鋼板、鋼板和鋼板之間的連接。此外還可以根據客戶的需求進行定制無鉚連接設備。

博爾豪夫（B?llhoff）無鉚連接設備主要包括驅動裝置、IPC顯示器、控制單元和定位裝置，如圖5-16所示。該設備主要通過機械電子壓力驅動，通過伺服電動機驅動曲柄連桿機構來實現無鉚連接過程的控制。曲柄連IPC顯示器可以實時監測設備運行曲線，確保無鉚連接接頭的質量符合設計要求。

在無鉚連接過程中，必須保證沖頭和下模具的精確對中。為了保證沖頭和模具完全對中，在肘桿和沖頭基座之間設置一個調整塊，調整塊的原理如圖5-17所示。調整塊分上下兩層，分別用螺母絲杠機構實現沖頭在水平方向上左、右和前、后位置的調節，從而精確調整沖頭位置與下模具對中。

從客戶的需求角度來講，一種最具柔性的鉚接系統指的是一臺設備能夠制造多類型、大尺寸范圍的鉚接接頭。因此，首次在設備上采用RIVCLINCH ARC-E控制系統，運動控制系統如圖5-18所示，可實現對任意一個鉚接點的底厚值的調整控制。這種絕對精確的控制使客戶能夠儲存每一條鉚接過程曲線及其相應的底厚值。

目前，國內無鉚連接設備主要是TOX連接設備，生產無鉚設備的廠家主要包括武漢埃瑞特（IREVET）機械制造有限公司、一浦萊斯精密技術有限公司、無錫大禹氣動鉚接設備有限公司等。以一浦萊斯FCE08-500型無鉚連接機為例，對無鉚連接設備進行介紹。

一浦萊斯FCE08-500型無鉚連接設備的總體框架，包括氣液增力缸、數碼壓力開關、上下模具、電控箱、C形框架、電磁閥、氣源三聯件和腳踏開關等，如圖5-19所示。一浦萊斯無鉚連接設備的核心是TOX氣液增力缸。氣液增力缸是一個內置液壓油系統的氣液增壓動力裝置，通過空氣壓縮機提供的氣體實現設備能量的傳遞，采用2～6bar壓縮空氣驅動，可使沖頭產生2～2000kN的沖壓力。FCE08-500型無鉚連接設備的參數見表5-5。

TOX氣液增力缸工作示意圖如圖5-20所示，其運動過程可以分成四個階段：

1）靜止狀態，如圖5-20a，所有TOX氣液增力缸返回行程，空氣接口2通壓縮空氣。配置空氣彈簧的TOX氣液增力缸，其氣簧空氣接口接入壓縮空氣，其他區域均無壓力作用。此狀態為靜止狀態，設備無任何操作。

2）快進行程，如圖5-20b，主控閥A啟動后，壓縮空氣進入活塞腔4，而此時活塞腔2排氣。工作活塞C在快進啟動壓力作用下快速外伸。在快進行程中，儲油活塞G在彈簧H的作用下，將儲油腔F中的液壓油擠壓入高壓油腔D。當工作活塞C在某一位置碰到阻力，即待連接板料與沖頭接觸的瞬間，則力行程轉換控制閥B即自動打開。調節節流控制閥，可改變力行程轉換控制閥B的開啟速度。

3）力行程，如圖5-20c，壓縮空氣進入增壓活塞腔，增壓活塞I穿過高壓密封E，將液壓油腔分為工作油腔D及儲油密封F，并在工作油腔D內產生油壓。由增壓活塞I擠壓產生的高壓油作用在工作活塞C上，產生力行程。此時靜載荷作用于板料，直到能量全部釋放。

4）返回行程，如圖5-20d，主控制閥A轉向后，力行程轉換控制閥B自動換向，氣腔6排氣。工作活塞C及增壓活塞I返回靜止狀態。

FCE08-500鉚接機采用腳踏開關控制設備啟動，壓力開關控制設備返程，并通過調節壓力開關的油壓設置來控制加工質量。在工作狀態下，踩下腳踏開關，設備啟動。氣液增力缸進入快進行程，上模具快速小力到位，與工件無沖擊軟接觸。在快進行程中的任意時刻或位置，松開腳踏開關或單手按鈕，上模具立即自動返程，以此保護操作者人身安全，也可以防止模具受到損壞。上模具接觸到工件后，氣液增力缸即自動轉為力行程進行沖壓加工，同時系統自鎖，此時無論是否松開腳踏開關或單手按鈕，上模具都不會返程。當沖壓力達到設定值，則壓力開關提供返程信號，控制上模具自動返程。若沖壓力達不到設定值，上模具則不返程。