CN105618656A - 一种组合冲压铆接方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合冲压铆接方法及其装置，它是将压力机压杆（1）带动铆接冲头（2）组件向上回程到最高点；然后，将工件（6）的支撑零件和薄板零件装到定位底座（7）的定位孔里；再启动压力机压杆（1）下压，移动到调节的最大行程，直至工件（6）铆钉翻卷变形；最后，将压力机压杆（1）回程，并取下工件（6），完成工件（6）的铆接工作。本发明的组合冲压铆接装置采用压力机对工件进行铆接，工件铆接均匀稳定、压紧效果良好，并且通过特殊结构设置，还能保证工件的同轴度，避免工件圆柱面的损伤。本发明所述的组合冲压铆接装置，适用于对小尺寸薄板工件进行铆接，并能保证被铆接零件压紧可靠、同轴度尺寸精度高、端面贴合良好。

Description

一种组合冲压铆接方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种应用于小尺寸薄板工件铆接的组合冲压铆接方法及其装置，属于金加工技术领域。

背景技术

在现有的小尺寸薄板工件铆接工艺技术中，大多采用铆接机进行旋转铆接。将工件固定的在底座上，通过高速旋转的铆接转头使得铆钉翻边，这种铆接方式对普通工件虽然铆接质量稳定翻边均匀，但是对于表面要求高、尺寸小而且夹持有困难的工件，采用旋转铆接就很难保证被铆接工件的零件间的同轴度关系。为了确保被铆接的小尺寸薄板工件既能满足零件间的同轴度关系，端面又能有效贴合，在本发明中采用定位底座、铆接冲头、预压紧套、预压紧弹簧、圆柱销和调整杆等构成的组合冲压铆接装置，将压力机的轴向力转换成径向铆接力，并压紧和定向中间被铆接零件。该装置铆接均匀稳定、牢固可靠、端面贴合效果良好，并能保证工件内外零件之间的同轴度。

发明内容

为了解决旋转铆接时工件尺寸小、表面要求光洁而不能夹持或零件间同轴度有较高要求等问题，本发明提供一种具有结构简单紧凑、安装调试操作简单、维护方便的组合冲压铆接方法及其装置。

本组合冲压铆接装置的零件包括定位底座、铆接冲头、预压紧套、预压紧弹簧、圆柱销和调整杆等。定位底座安装在压力机的工作台上，主要是支撑和定位工件。铆接冲头装夹在压力机的压力杆上，中心线与定位底座的中心线对齐，铆接时冲头与铆钉接触，并使铆钉向外翻卷。预压紧套、预压紧弹簧、圆柱销安装在铆接冲头上，主要通过预压紧套和预压紧弹簧实现对被铆接薄板零件的预压紧和防止工件卡在铆接冲头上，圆柱销用于将预压紧套和预压紧弹簧连接在铆接冲头上，避免工作时脱落。调整杆作为辅助定位工具，主要用于将定位底座的定位中心线调整为与压力机的压杆中心线对齐。

定位底座为两节阶梯状圆柱形结构，主要是定位和支撑工件。定位底座的高度应比工件的支撑定位端插入定位底座的长度大10mm以上，与支撑工件接触的端面外径尺寸应至少有工件支撑部位的直径尺寸大，下端设置高约10mm外径比上端大15mm～20mm的凸出台阶，用于将定位底座压紧在压力机的工作台上。定位底座的底面和上表面保持平行关系，在上表面的中间设置中心定位孔与工件定位圆柱构成精密的间隙配合。

铆接冲头为多节阶梯圆柱体结构，用于支撑预压紧套和预压紧弹簧，并对工件进行压紧和铆接。铆接冲头上端第一节外径与压力机压杆的孔内形成精密间隙配合的圆柱，长度按压力机压杆的安装尺寸要求。第二节设置一个圆盘，外径比上端圆柱大6mm至8mm，长度为8mm，圆盘上端面与压力机压杆的端面接触，下端面与预压紧弹簧的上端面接触。第三节圆柱的外径为22mm，长度为65mm，距离底端6mm处设置两个对称的圆柱孔，孔深为4mm，直径为4mm。第四设置一个直径比铆钉翻边后外径稍大的圆柱，长度约为12mm。最下端设置一个圆锥型台，下端直径比铆钉孔稍小，母线全角为10度，长度为5mm，圆锥与上端面用半径为1mm的圆角过度。圆锥表面要求进行抛光加工，并且进行表层热处理，提高壁面的硬度和耐磨性。

预压紧套为圆柱筒形结构，主要是在铆接时用于预先压紧被铆接的小尺寸薄板零件，以确保铆接后薄板件的端面与支撑零件的端面有效的贴合，在铆接之后，通过预压紧套的推力使得工件与铆接冲头迅速脱离，避免工件卡在铆接冲头上。预压紧套的外圆柱直径为30mm，长28mm，中间设置一个台阶孔，大孔直径为22mm并与铆接冲头保持精密的间隙配合关系，深度为20mm，第二节为小孔直径比铆接冲头的对应的第四节圆柱外径尺寸约大0.5mm，并贯穿整个零件。另外，在距离大孔外端面3mm直至孔的底面设置一个宽度为4.5mm的对称沟槽，并且要求预压紧套下端面与大孔的轴线有较精密的垂直度关系。通过内孔与铆接冲头圆柱形成的精密间隙配合，保证了预压紧套滑动时不产生晃动，将圆柱销穿过预压紧套的对称沟槽，就能限制滑动范围，避免其脱落。

预压紧弹簧主要用于对预压紧套产生推力，进而避免在铆接过程中薄板工件随意晃动，实现铆接后工件的零件间端面紧密贴合。并且，在铆接冲头回程时对工件施加推力，试工件从铆接冲头上顺利脱落。预压紧弹簧为圆柱形弹簧，自由长度为55mm，内径为24mm，钢丝直径为7mm，弹簧刚度为280N/mm。

圆柱销按照国家标准选用标准件，主要用于阻止预压紧套和预压紧弹簧的脱落。圆柱销外径尺寸为4mm，长度为16mm，通过过盈配合连接到铆接冲头的圆柱孔内。

调整杆为阶梯圆柱体，是用于辅助调整安装组合冲压铆接装置的附件，通过调整杆就可保证铆接冲头与定位底座的中心定位孔保持同轴关系。调整杆上端第一节外径尺寸与铆接冲头上端圆柱外径尺寸一致，与压力机压杆的安装孔形成精密的间隙配合关系，第二节外径与工件的定位圆柱外径一致。第一节的长度为铆接冲头的第一到第四节的总长加上工件支撑面到铆钉翻卷后上端面的厚度，第二节长度至少与工件的定位圆柱长度一样长，并且两个圆柱之间应保持精密的同轴度关系。

相对于现有铆接方式，组合冲压铆接装置采用压力机对工件进行铆接，工件铆接均匀稳定、压紧效果良好，并且通过特殊结构设置，还能保证工件的同轴度，避免工件圆柱面的损伤。本发明所述的组合冲压铆接装置，适用于对小尺寸薄板工件进行铆接，并能保证被铆接零件压紧可靠、同轴度尺寸精度高、端面贴合良好。

附图说明

图1是本发明的组合冲压铆接装置示意图；

图2是现有的旋转铆接示意图。

附图1标记说明：1-压力机压杆，2-铆接冲头，3-预压紧弹簧，4-圆柱销，5-预压紧套，6-工件，7-定位底座，8-T型螺栓，9-螺母，10-压块，11-垫块，12-压力机工作台，13-调整杆；

附图2标记说明：14-铆接转头，15-工件，16-装夹卡盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

先看图2，图2展示了现有技术的一种冲压铆接装置，从图中可以看出，该装置主要包括铆接转头14和装夹卡盘16，工件15置于装夹卡盘16上，通过铆接转头14进行旋转铆接。实施时将工件15固定的在装夹卡盘16上，通过高速旋转的铆接转头14使得铆钉翻边，这种铆接方式对普通工件虽然铆接质量稳定翻边均匀，但是对于表面要求高、尺寸小而且夹持有困难的工件，采用旋转铆接就很难保证被铆接工件的零件间的同轴度关系。

如图1所示，本发明采用的装置是一种应用于小尺寸薄板工件铆接的组合冲压铆接装置，通过该组合冲压铆接装置，能够将工件压紧在支撑件上、铆接后紧固。其结构简单紧凑，安装调试和维护方便，收铆接果良好，且能保证铆接后工件的端面有效贴合。

本发明的这种装置主要由以下部件组成：首先是辅助设备压力机，压力机包括压力机工作台12，位于整个装置的底部，还有压力机压杆1，悬于压力机工作台12的正上方。压力机工作台12上设有定位底座7，其位于压力机工作台12的中心部位，用于固定工件6；在压力机工作台12的边缘设有T型螺栓8，该T型螺母8通过压块10固定在压力机工作台12上并用螺母9紧固，在压块10与压力机工作台12之间还设有垫块11。在压力机压杆1的下方连接一个铆接冲头2，铆接冲头2上预压紧弹簧3、圆柱销4和预压紧套5，另外，本发明还设有一根调整杆13，用于辅助调整安装组合冲压铆接装置的附件，通过调整杆13就可保证铆接冲头2与定位底座7的中心定位孔保持同轴关系。该装置是具有导向、预压紧和铆接功能的组合装置结构。通过预压紧套5先接触并压紧被铆接的工件6，铆接冲头2再扩展铆钉并翻卷的机械顺序动作的结构。

由上可知，本发明的辅助设备是压力机。零件同轴度控制范围：0.06mm

铆接零件壁厚：1.5mm～3mm。通过铆接冲头2将压力机的直线运动转换成外扩的径向力，实现对工件6的铆接功能。通过铆接冲头2上设置的预压装置，先对工件6进行压紧，保证铆接时工件6的端面充分贴合。由校准附件对齐铆接冲头2和定位底座7的定位孔，确保调试过程中铆接冲头2与定位底座7的定位孔之间的同轴度关系。

铆接冲头2的铆接圆锥面与端面采用半径为1.5mm的圆弧过度，圆锥面的全角20°～25°，保证铆钉孔顺利扩大并翻卷。预压紧套5由预压面、防脱槽、导向面构成的形状以实现其功能，同时，本发明通过调整杆13作为定位底座7和铆接冲头2组件的组合调试对中结构。

实施例1：

如图1所示，在生产的某型产品，要求将厚度为1.5mm薄板零件铆接到某圆柱形支撑件上，保证铆接牢固、零件间同轴度控制在0.04mm以内。薄板零件厚1.5mm，外圆直径为26mm，中间孔径为4.3mm。支撑件为三节圆柱形，中间有一个直径为2.8mm的通孔，上端第一节圆柱外径为4.2mm长2.6mm，中间一节圆柱外径为11mm长8.8mm，第三节圆柱直径为9.1mm长9.1mm。其中，第一节为铆钉部分，用于将薄板零件铆接到该零件上。使用本发明的组合冲压铆接装置对薄板零件进行铆接，同时能保证薄板零件与支撑件铆接牢固和零件间同轴度控制在0.04mm以内。本发明的组合冲压铆接装置安装调试简单，装配和拆卸工件简单快捷，工件无夹伤或挤伤现象。

本发明涉及的零件有铆接冲头2、预压紧弹簧3、预压紧套5、圆柱销4、定位底座7和调整杆13。通过将该装置安装到气动压力机上，调试好定位底座7和铆接冲头2的队中性后，就能方便、快捷、稳定的铆接工件。

定位底座7的高度设计为50mm，上端圆柱的外径尺寸设计为32mm，长度为40mm，下端为外径50mm高10mm的凸出台阶，用于将定位底座7压紧在压力机工作台12上。定位底座7的底面和上表面保持平行关系，在上表面的中间设置中心定位孔为9.1mm与工件6的定位圆柱构成精密的间隙配合。

铆接冲头2为多节阶梯圆柱体结构，第一节圆柱的外径为25mm，长40mm，与压力机压杆1的安装孔形成精密的间隙配合。第二节圆盘的外径为38mm，长度为8mm。第三节圆柱的外径为22mm，长度为65mm，并在距离底端6mm处设置两个对称的圆柱孔，孔深为4mm，直径为4mm。第四节一个直径为8mm的圆柱，长度约为12mm。第五节为一个圆锥型台，下端直径为2.3mm，母线全角为10度，长度为5mm，圆锥与上端面用半径为1mm的圆角过度。圆锥表面要求进行抛光加工，并且进行表层热处理，提高壁面的硬度和耐磨性。

预压紧套5为圆柱筒形结构，外圆柱直径为30mm长28mm，中间设置一个台阶孔，大孔直径为22mm并与铆接冲头2保持精密的间隙配合关系，深度为20mm，第二节为小孔直径为8.5mm贯穿整个零件。另外，在距离大孔外端面3mm直至孔的底面设置一个宽度为4.5mm的对称沟槽，并且要求预压紧套5下端面与大孔的轴线垂直度为0.04mm。通过内孔与铆接冲头2圆柱形成的精密间隙配合，保证了预压紧套5滑动时不产生晃动，将圆柱销4穿过预压紧套5的对称沟槽，就能限制滑动范围，避免其脱落。

预压紧弹簧3为圆柱形弹簧，自由长度为55mm，内径为24mm，钢丝直径为7mm，弹簧刚度为280N/mm。

圆柱销4按照国家标准选用标准件，外径尺寸为4mm，长度为16mm，通过过盈配合连接到铆接冲头2的圆柱孔内。

调整杆13为阶梯圆柱体，第一节圆柱的外径为25mm，与压力机压杆1的安装孔形成精密的间隙配合关系，长度为136.8mm。第二节圆柱的外径为9.1mm长9.1mm，尺寸与工件的支撑零件定位端外径保持一致，两个圆柱之间应保持同轴度在0.03mm以内。

铆接冲头2组装时，首先，将预压紧弹簧3套到铆接冲头2的第三个圆柱上，再将预压紧套5随着预压紧弹簧3装上，并使沟槽与铆接冲头2的圆孔对齐，然后在圆孔中打入圆柱销4，即完成铆接冲头2组件的组装。

安装定位底座7时，先将调整杆13装夹到压力机的压杆1安装孔内，再将定位底座7装到调整杆13下端的小圆柱上，然后缓慢的将压力机的压杆1向下移动，直到定位底座7平稳的落在压力机工作台12上。然后，用T型螺栓8、螺母9、压块10、垫块11将定位底座7牢固的装夹在压力机工作台12上，并调整压力机的压杆1的行程，使其最大行程正好落在当前位置。然后，将调整杆13从压力机压杆1上拆下，更换为铆接冲头2组件装到压力机压杆1上，即完成装置的调试安装。

本发明装置对工件的铆接：首先，将压力机压杆1带动铆接冲头2组件向上回程到最高点；然后，将工件6的支撑零件和薄板零件装到定位底座7的定位孔里；再启动压力机压杆1下压，移动到调节的最大行程，直至工件铆钉翻卷变形；最后，将压力机压杆1回程，并取下工件6，完成工件的铆接工作。

在对工件6的铆接工作过程中，预压紧套5的端面与薄板工件的上端面先接触，能使预压紧弹簧3受压，通过预压紧套5的端面形成向外的回弹力，进而使薄板工件被压紧在支撑零件上，避免在铆接过程中薄板工件随意晃动，实现铆接后工件6的零件间端面紧密贴合。铆接冲头2的圆锥体使得铆钉的内孔被扩展，圆柱同时扩张直至与薄板零件的小孔接触，保证了被铆接薄板零件与支撑零件圆柱方向上的同轴度关系。另外，过度圆角促使铆钉口部向外翻卷，行程向下的铆接力。在压力机压杆1铆接冲头2回程时，预压紧弹簧的回弹力又能使工件从铆接冲头上顺利脱落。

通过铆接冲头2的圆锥形及圆角过度结构，有效保证了工件的零件间同轴度尺寸要求。由预压紧弹簧2形成的弹簧力，能确保铆接过程中零件的端面充分的贴合，铆接后能有效的避免工件6卡滞在铆接冲头2上。通过本装置铆接的工件，无需对工件进行装夹，避免了工件圆柱面在加工过程中产生夹伤划伤的风险，同时能使铆接的过程简便、快捷和安全。

当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种组合冲压铆接方法，其特征在于：它采用一种组合冲压铆接装置，该装置包括定位底座（7）、铆接冲头（2）、预压紧套（5）、预压紧弹簧（3）、圆柱销（4）和调整杆（13）；定位底座（7）安装在压力机工作台（12）上，铆接冲头（2）装夹在压力机压杆（1）上，中心线与定位底座（7）的中心线对齐，铆接时冲头与铆钉接触，并使铆钉向外翻卷；预压紧套（5）、预压紧弹簧（3）和圆柱销（4）安装在铆接冲头（2）上，通过预压紧套（5）和预压紧弹簧（3）实现对被铆接薄板零件的预压紧和防止工件（6）卡在铆接冲头（2）上，圆柱销（4）将预压紧套（5）和预压紧弹簧（3）连接在铆接冲头（2）上，避免工作时脱落；调整杆（13）将定位底座（7）的定位中心线调整为与压力机压杆（1）中心线对齐；

其冲压铆接方法步骤如下：将压力机压杆（1）带动铆接冲头（2）组件向上回程到最高点；然后，将工件（6）的支撑零件和薄板零件装到定位底座（7）的定位孔里；再启动压力机压杆（1）下压，移动到调节的最大行程，直至工件（6）铆钉翻卷变形；最后，将压力机压杆（1）回程，并取下工件（6），完成工件（6）的铆接工作。

2.根据权利要求1所述的组合冲压铆接方法，其特征在于：在对工件的铆接工作过程中，预压紧套（5）的端面与薄板工件（6）的上端面先接触，能使预压紧弹簧（3）受压，通过预压紧套（5）的端面形成向外的回弹力，进而使薄板工件（6）被压紧在支撑零件上，避免在铆接过程中薄板工件随意晃动，实现铆接后工件的零件间端面紧密贴合。

3.根据权利要求2所述的组合冲压铆接方法，其特征在于：铆接冲头（2）采用多节阶梯圆柱体结构，最下端设置一个圆锥型台，圆锥与上端面用圆角过度；通过铆接冲头（2）的圆锥体使得铆钉的内孔被扩展，圆柱同时扩张直至与薄板零件的小孔接触，保证了被铆接薄板零件与支撑零件圆柱方向上的同轴度关系；过度圆角促使铆钉口部向外翻卷，行程向下的铆接力；在压力机压杆（1）铆接冲头（2）回程时，预压紧弹簧（3）的回弹力又能使工件（6）从铆接冲头（2）上顺利脱落。

4.一种组合冲压铆接装置，包括压力机工作台（12）和压力机压杆（1），其特征在于：在压力机压杆（1）下方连接有铆接冲头（2），铆接冲头（2）上设有预压紧套（5）、预压紧弹簧（3）、圆柱销（4）；压力机工作台（12）上安装有定位底座（7），铆接冲头（2）中心线与定位底座（7）的中心线对齐；铆接冲头（2）的底端设有工件（6）的定位圆柱。

5.根据权利要求4所述的组合冲压铆接装置，其特征在于：所述定位底座（7）为两节阶梯状圆柱形结构，定位底座（7）的高度比工件（6）的支撑定位端插入定位底座（7）的长度大10mm以上，与支撑工件（6）接触的端面外径尺寸至少有工件（6）支撑部位的直径尺寸大，下端设置高约10mm且外径比上端大15mm～20mm的凸出台阶，用于将定位底座（7）压紧在压力机工作台（12）上；定位底座（7）的底面和上表面保持平行关系，在上表面的中间设置中心定位孔与工件（6）定位圆柱构成精密的间隙配合。

6.根据权利要求4所述的组合冲压铆接装置，其特征在于：铆接冲头（2）为多节阶梯圆柱体结构，铆接冲头（2）上端第一节外径与压力机压杆（1）的孔内形成精密间隙配合的圆柱；第二节设置一个圆盘，圆盘上端面与压力机压杆（1）的端面接触，下端面与预压紧弹簧（3）的上端面接触；第三节圆柱距离底端6mm处设置两个对称的圆柱孔；第四设置一个直径比铆钉翻边后外径稍大的圆柱；最下端设置一个圆锥型台，圆锥与上端面用圆角过度。

7.根据权利要求4所述的组合冲压铆接装置，其特征在于：预压紧套（5）为圆柱筒形结构，预压紧套（5）的外圆柱直径为30mm，长28mm，中间设置一个台阶孔，大孔直径与铆接冲头（2）保持精密的间隙配合关系，第二节为小孔，直径比铆接冲头（2）的对应的第四节圆柱外径尺寸约大0.5mm，并贯穿整个零件；另外，在距离大孔外端面3mm直至孔的底面设置一个宽度为4.5mm的对称沟槽，并且预压紧套（5）下端面与大孔的轴线有精密的垂直度关系。

8.根据权利要求4所述的组合冲压铆接装置，其特征在于：预压紧弹簧（3）用于对预压紧套（5）产生推力，进而避免在铆接过程中薄板的工件（6）随意晃动，实现铆接后工件（6）的零件间端面紧密贴合；并且，在铆接冲头（2）回程时对工件（6）施加推力，使工件（6）从铆接冲头（2）上顺利脱落；预压紧弹簧（3）为圆柱形弹簧，自由长度为55mm，内径为24mm，钢丝直径为7mm，弹簧刚度为280N/mm。

9.根据权利要求4所述的组合冲压铆接装置，其特征在于：圆柱销（4）用于阻止预压紧套（5）和预压紧弹簧（3）的脱落，圆柱销（4）外径尺寸为4mm，长度为16mm，通过过盈配合连接到铆接冲头（2）的圆柱孔内。

10.根据权利要求4所述的组合冲压铆接装置，其特征在于：它还设有调整杆（13），调整杆（13）为阶梯圆柱体，调整杆（13）上端第一节外径尺寸与铆接冲头（2）上端圆柱外径尺寸一致，与压力机压杆（1）的安装孔形成精密的间隙配合关系，第二节外径与工件（6）的定位圆柱外径一致；第一节的长度为铆接冲头（2）的第一到第四节的总长加上工件（6）支撑面到铆钉翻卷后上端面的厚度，第二节长度至少与工件（6）的定位圆柱长度一样长，并且两个圆柱之间保持同轴度关系。