铆接是一种常见的机械联接方法, 但传统的铆接一般都是由操作工在铆接机上通过夹具定位将两个或多个产品铆接在一起, 特别对于轻细小化制品来说, 这种工艺不但生产效率较低, 而且质量不稳定[ 1] 。为适应21 世纪工业竞争的趋势以及省能源、省资源、高效率化、价值多样化、制品轻细小化等需求, 塑性加工必须结合自动化生产并提高其制品的精度。许多原来在冲压模具外进行的二次加工工序也逐渐引入到多工位级进模具中, 如模内铆接、模内装配及模内攻牙等[ 2-5] 。模内铆接主要分为五金产品同车钉的铆接、模内一个产品不同部位的翻边铆接、模内两个产品十字送料铆接、模内两个产品平行送料铆接等。本文探讨了两个不同材料及不同料厚的零件通过两个相互垂直的送料器在多工位级进模内自动铆接技术, 并且介绍了此类多工位级进模设计要点。

1  零件工艺分析及模内铆接工艺的可行性分析

      如图1 所示, 产品为两种不同厚度不同材料的零件通过两凸台与两孔铆接在一起, 产品由t =0. 5 mm的C2680-1/ 2H 的黄铜零件与t= 0. 12 mm的C1720-1/ 2H 的铍铜零件组成。原工艺方案为:将两零件分别采用两个级进模生产后再铆接。此方案缺陷为两部件较小, 操作工取放不方便, 容易变形, 报废率较大, 生产效率很低, 而且质量不稳定,增加大量的人力成本及质量成本。因此, 开发模内自动铆接技术。经过周密的分析, 认为模内铆接必须解决两个送料器同步送料及两个零件在铆接时精确定位的问题。通过简单模具实验, 发现通过PLC程序控制可实现两个相互垂直的精密自动送料器同步送料, 通过凸台与孔的配合可以实现两个零件在铆接时精确定位, 两零件铆接后拉力测试合格, 证明模内自动铆接方案可行。

2  排样方案拟定

     根据产品的形状, 为保证产品的成形尺寸与装配要求, 零件1 与零件2 均不能完全成形后再铆接,所以零件2 只需冲裁、冲孔和进行简单的内部成形,以保证料带的连续性与稳定性, 考虑零件2 在铆接后, 后续工步将无法切除该处废料, 因此在铆接前零件2 所有的切除废料部分均需完成。铆接后, 零件2 将随零件1 的料带而运动, 因此零件1 侧边废料应完全切除, 铆接后的零件1 将采用单边导正,但单边导正不能采用普通的两用销浮料, 应采用侧边导料块进行精密导正, 保证导料精度及后续铆接定位准确。图2 是基于以上考虑拟定的排样图。

     零件1 的排样包括15 个工步, 分别为: 冲引导孔及切废料与侧刃飞边, 空步, 冲孔, 空步, 切废料, 压凸台, 与零件2 铆接, 空步, 零件2 成形及零件1 切中间废料, 滑块成形零件2, 零件2 成形, 零件1 成形, 空步, 空步, 切断落料。零件2的排样包括7 个工步, 分别为: 切边废料冲孔,空步, 冲长方孔, 切舌成形, 空步, 冲孔, 切断与铆接。

3  模具设计要点

      ( 1) 如图3 所示, 为了保证零件1 准确送料,在零件1 料带送入模具时采用导料块12 将材料平稳导入, 在材料进入模具时第1 工步单边冲切边角废料并冲单边引导孔, 以后每送料一步均有导正销正向导正及导料块侧向导正, 且送料器采用精密电子送料器, 送料精度可达到0. 01 mm。

      ( 2) 如图3 所示, 为了保证零件2 准确送料,采用了与零件1 相同的方式方法导正送料, 只与零件1 位置有别, 在材料进入模具时第1 工步双边冲切边角废料并在料带中间冲引导孔。

      ( 3) 为了保证两零件料带在送料过程中不发生干涉, 零件1 料带的浮升高度为5mm, 零件2 料带的浮升高度为3 mm, 并通过PLC 控制, 保证两料带同步送料。

     ( 4) 如图3 所示, 为了保证零件2 在第7 工步铆接定位准确, 在零件2 最后切断工步处设计两个顶部带有R 的定位块8, 以便保证零件2 料带在水平方向定位准确, 且采用导正销11 导正从而保证零件1 的凸台与零件2 的孔定位准确。在铆接工步前后, 下模设计浮动导料块3 及浮动导料块7, 一方面达到先导正再定位的目的, 另一方面起到将料带浮升5 mm 的作用。

      ( 5) 为了保证装配顺利, 零件1 凸台尺寸应比零件2 孔尺寸小0. 1~ 0. 15 mm。

4  铆接过程

      如图3 所示, 零件1 在第6 工步冲向下铆接定位凸台, 第7 工步进行铆接, 此时零件1 通过导料块12 与浮动导料块3 进行前后左右导正。零件2 料带将零件2 送入第7 工步, 通过定位块8 及浮动导料块9 对零件2料带进行导正。上模下行, 零件1的凸台被压入零件2 的孔内, 通过下模铆冲针和上模定位针共同将零件1 凸台铆开, 将两零件紧密铆接, 与此同时零件2 被切断, 冲床滑块上行, 零件2 随零件1 料带进入第8 工步。

5  结语

      该模内自动铆接技术现已开发成功, 稳定地大批量生产, 生产效率比原工艺提高400% , 成品报废率降低了30%, 而且节约了1 台压力机及一名工人, 取得了良好的经济效益。该模具的开发成功为模内铆接技术在多工位级进模中的应用提供了实际经验。