5.2 设备的主要结构

5.2.1 锁铆连接设备的主要结构

目前，锁铆连接设备主要包括手钳型、标准型和设备定制型。手钳型的设备装置如图5-6所示，主要用于大型固定件、试件车间原型样件生产，生产线连接设备的补充，现场安装和维修，手钳型的锁铆连接设备具有如下特点：

1）易于携带、操作简单。

2）连接力可调。

3）可匹配不同喉深的C形钳体。

4）标准喉深：35mm、140mm、200mm。

标准型的锁铆连接设备如图5-7所示，应用于手工单机生产，通用工业规模化铆接生产中，标准型的锁铆连接设备具有如下特点：

1）柔性化设备，与带状铆钉匹配使用。

2）铆钉自动送料并定位。

3）铆接时间短（＜3s）。

4）铆接质量由铆接力决定，铆接力可根据应用任意调整设定。

5）结构紧凑，易于维修。

客户定制型的锁铆连接设备如图5-8所示，适用于汽车工业、要求铆接过程监控的其他工业客户定制型的锁铆连接设备具有如下特点：

1）满足客户不同的生产要求。

2）模块化设计，系统结构紧凑可以柔性组合，节约空间。

3）铆接过程自动监控，保证铆接质量。

4）系统自诊断功能，易于维护。

5）生产参数、过程参数和结果数据可以存储，便于分析不良原因和工艺改进。

武汉埃瑞特机械制造有限公司（简称埃瑞特公司）是国内第一家提供锁铆连接设备的厂家，IRIVET锁铆连接设备如图5-9所示，主要包括手持式和台式两种，设备型号及相关参数见表5-2。

料带式铆钉是为了配合手持式锁铆设备上料而专门设计的，料带上安装有铆钉，通过料带的移动，铆钉逐颗送到自冲铆接机枪室，从而完成铆接自动化的过程。散装铆钉是为了台式自冲铆接机而设计的，台式自冲铆接机安装有自动选钉盘、自动送料滑道，用户只需把散装铆钉导入自动选钉盘的铆钉储藏室即可，铆钉会全自动地送入铆接位置。

ZCW-5锁铆设备一般由铆接头、悬挂系统、液压系统、电控系统等部分组成，铆接头如图5-10所示，主要包括料带管、导向座、下基板活塞等。铆接头外形尺寸如图5-11所示。

电控系统是锁铆设备的核心，手柄开关是枪头部分唯一的控制系统，由于在工作时需要控制的参数很多，因此控制功能要求较高。锁铆设备的电控系统必须具备以下功能：

1）手动功能，也可称为点动功能，在锁铆连接过程中通过控制手柄的上下键实现对冲头的控制，手动功能主要应用于安装铆钉、模具对中、试制和生产维护等场合。

2）半自动功能，根据设定的参数进行铆接，按下下按钮不松开，到达设定参数值后冲头自动返程，在工作过程中松开下按钮设备会停止铆接。该功能主要适用于小批量生产和新员工的培训期生产。

3）自动功能，按下下开关，设备按照参数设定自动完成铆接过程，主要使用于批量生产。埃瑞特公司专门为锁铆设备开发的专用电控，其参数设定非常方便，显示屏会即使显示参数的变化，同时还能对加工件数进行计数，这些创新的设计和功能目前进口的自冲铆接机都不具备。

5.2.2 无铆连接设备的主要结构

无铆连接装置是一种利用板料塑性实现机械连接的设备，广泛应用到汽车、飞机、家用电器等领域中，较大程度地实现节能环保。塑性成形连接装备和压力机的组成部件基本相同，主要包括三个部分：C形框架、动力源和模具。目前市场上常见的冲压连接设备品牌有TOX、BTM、Attexor、Bollhoff等，已开发出系列的模具产品和压力专用设备以及配套监控设备。压力设备分为C形、柱式和微型等结构类型，设备的动力可以是机械的、液压的、气压的或气液压。目前，TOX无铆连接设备主要包括手钳型、模板化型和客户定制型。图5-12所示为手钳型无铆设备，其结构尺寸如图5-13所示，两种手钳型设备的型号参数见表5-3。手钳型设备在板料连接时方便携带，主要用于钢板之间的连接。

机器人式无铆连接设备如图5-14和图5-15所示，设备参数见表5-4。机器人模块化生产主要适合于大批量自动化生产，根据生产实际需要更换无铆连接模块，实现不同板材之间的连接，适用于铝板和铝板、铝板和钢板、钢板和钢板之间的连接。此外还可以根据客户的需求进行定制无铆连接设备。

博尔豪夫（Böllhoff）无铆连接设备主要包括驱动装置、IPC显示器、控制单元和定位装置，如图5-16所示。该设备主要通过机械电子压力驱动，通过伺服电动机驱动曲柄连杆机构来实现无铆连接过程的控制。曲柄连IPC显示器可以实时监测设备运行曲线，确保无铆连接接头的质量符合设计要求。

在无铆连接过程中，必须保证冲头和下模具的精确对中。为了保证冲头和模具完全对中，在肘杆和冲头基座之间设置一个调整块，调整块的原理如图5-17所示。调整块分上下两层，分别用螺母丝杠机构实现冲头在水平方向上左、右和前、后位置的调节，从而精确调整冲头位置与下模具对中。

从客户的需求角度来讲，一种最具柔性的铆接系统指的是一台设备能够制造多类型、大尺寸范围的铆接接头。因此，首次在设备上采用RIVCLINCH ARC-E控制系统，运动控制系统如图5-18所示，可实现对任意一个铆接点的底厚值的调整控制。这种绝对精确的控制使客户能够储存每一条铆接过程曲线及其相应的底厚值。

目前，国内无铆连接设备主要是TOX连接设备，生产无铆设备的厂家主要包括武汉埃瑞特（IREVET）机械制造有限公司、一浦莱斯精密技术有限公司、无锡大禹气动铆接设备有限公司等。以一浦莱斯FCE08-500型无铆连接机为例，对无铆连接设备进行介绍。

一浦莱斯FCE08-500型无铆连接设备的总体框架，包括气液增力缸、数码压力开关、上下模具、电控箱、C形框架、电磁阀、气源三联件和脚踏开关等，如图5-19所示。一浦莱斯无铆连接设备的核心是TOX气液增力缸。气液增力缸是一个内置液压油系统的气液增压动力装置，通过空气压缩机提供的气体实现设备能量的传递，采用2～6bar压缩空气驱动，可使冲头产生2～2000kN的冲压力。FCE08-500型无铆连接设备的参数见表5-5。

TOX气液增力缸工作示意图如图5-20所示，其运动过程可以分成四个阶段：

1）静止状态，如图5-20a，所有TOX气液增力缸返回行程，空气接口2通压缩空气。配置空气弹簧的TOX气液增力缸，其气簧空气接口接入压缩空气，其他区域均无压力作用。此状态为静止状态，设备无任何操作。

2）快进行程，如图5-20b，主控阀A启动后，压缩空气进入活塞腔4，而此时活塞腔2排气。工作活塞C在快进启动压力作用下快速外伸。在快进行程中，储油活塞G在弹簧H的作用下，将储油腔F中的液压油挤压入高压油腔D。当工作活塞C在某一位置碰到阻力，即待连接板料与冲头接触的瞬间，则力行程转换控制阀B即自动打开。调节节流控制阀，可改变力行程转换控制阀B的开启速度。

3）力行程，如图5-20c，压缩空气进入增压活塞腔，增压活塞I穿过高压密封E，将液压油腔分为工作油腔D及储油密封F，并在工作油腔D内产生油压。由增压活塞I挤压产生的高压油作用在工作活塞C上，产生力行程。此时静载荷作用于板料，直到能量全部释放。

4）返回行程，如图5-20d，主控制阀A转向后，力行程转换控制阀B自动换向，气腔6排气。工作活塞C及增压活塞I返回静止状态。

FCE08-500铆接机采用脚踏开关控制设备启动，压力开关控制设备返程，并通过调节压力开关的油压设置来控制加工质量。在工作状态下，踩下脚踏开关，设备启动。气液增力缸进入快进行程，上模具快速小力到位，与工件无冲击软接触。在快进行程中的任意时刻或位置，松开脚踏开关或单手按钮，上模具立即自动返程，以此保护操作者人身安全，也可以防止模具受到损坏。上模具接触到工件后，气液增力缸即自动转为力行程进行冲压加工，同时系统自锁，此时无论是否松开脚踏开关或单手按钮，上模具都不会返程。当冲压力达到设定值，则压力开关提供返程信号，控制上模具自动返程。若冲压力达不到设定值，上模具则不返程。