压铆螺丝的自动化铆接技术

　　自动插件设备已经在钣金行业广泛使用，技术也已经相当成熟，但由于自动插件设备采用的铆接螺丝为压铆螺丝，同时也没有采用拉铆螺丝的先例。相比拉铆铆接，压铆铆接还存在以下缺点：

　　(1)相同规格的铆接螺丝，压铆螺丝比拉铆螺丝成本高(按市场价)。

　　(2)压铆铆接对板料的厚度有严格的要求(料厚≥110mm)，因此对于需要使用薄料(料厚<1.0mm)的零件不适用，如果为了适应铆接而增加板料的厚度，则会大大增加生产成本。同时，不同板厚采用的压铆螺丝的结构参数也不一致，如果采用压铆螺母进行生产，则会增加螺丝的品种和规格，最终导致生产管理和质量管理成本增加。

图1   三角铆接螺丝

　　钣金行业使用的拉铆螺丝多为三角铆接螺丝(见图1)，目前通用的自动插件设备暂时还不能适用这类铆接螺丝，主要原因是自动插件设备无法实现三角铆接螺丝定向输送。将三角铆接螺丝改换成圆柱铆接螺丝(见图2)可以解决铆接螺丝定向输送问题。但圆柱铆接螺丝铆接后会出现拧螺钉时转动的质量隐患。

图2   圆柱铆接螺丝

　　目前钣金行业采用的有铆连接结构设计原则一般为铆接孔和铆接螺丝形状一致，如方形铆接螺丝孔配方形铆接螺丝，圆形铆接螺丝孔配圆形铆接螺丝。如果将这一原则运用到圆形铆接螺丝孔配圆形铆接螺丝上，则会出现一个严重的铆接质量问题——在螺丝拧入螺丝孔的过程中，螺丝会产生转动，从而导致零件无法装配固定。铆接螺丝产生转动的主要原因是圆形铆接螺丝在铆接后不能形成防止转动的结构，如图3所示。

图3   圆形铆接螺丝配圆形铆接孔铆接状态

　　经分析，如果采用三角铆接螺丝孔配圆形铆接螺丝的方式，则铆接螺丝在铆接过程中有一部分材料流向圆形铆接螺丝与三角铆接螺丝孔配合的间隙处，形成一个三角形状凸台，这个凸台就可以起到防止螺丝转动的效果，如图4所示。

图4   圆形铆接螺丝配三角形铆接孔铆接状态

　　图5为模具结构。模具的工作过程为：①零件在定位销上定位，保证零件铆接面水平；②上模将铆接螺丝压入下模模腔，定位销随着螺丝的压入往下运动；③当定位销接触固定座后螺丝壁产生塑性变形，变形后的螺丝与零件紧密结合达到铆接效果；④上模继续下行，下模轴套配合上模对螺丝变形部分进行再次施压，螺丝变形部位的部分材料被压入零件三角铆接孔的缝隙处，形成正六边形结构，达到防止螺丝转动的效果；⑤上模上行，定位销将零件托起，铆接过程完成。

图5   模具结构