2、 冷碾腳輪鉚接法使鉚釘?shù)淖冃雾槒慕饘僮匀涣飨�，不�?huì)降低材料的缺口沖擊韌性和延展性，減少了在鉚釘墩頭周?chē)霈F(xiàn)切向拉應(yīng)力過(guò)高的危險(xiǎn)，鉚后材料無(wú)折斷纖維流，能提高鉚釘?shù)某休d能力。將擺動(dòng)冷碾腳輪鉚接與傳統(tǒng)錘擊、沖壓腳輪鉚接試件做破壞性試驗(yàn)后知，冷碾腳輪鉚接法所產(chǎn)生的聯(lián)接強(qiáng)度約高于傳統(tǒng)腳輪鉚接的80％。冷碾腳輪鉚接后鉚釘幾乎無(wú)彎曲、鼓肚、墩粗等變形現(xiàn)象。同時(shí)與鉚釘相連的部件毫無(wú)變形。而用錘擊、沖壓腳輪鉚接，由于是事例施壓，沖擊盛開(kāi)，上述缺陷較為明顯。
3、 冷碾腳輪鉚接法鉚頭在鉚釘上作純滾動(dòng)而無(wú)滑動(dòng)，鉚釘成型后的表面粗糙度僅取決于鉚頭，而鉚頭表面粗糙度容易保證，因而采用冷碾腳輪鉚接鉚釘表面光潔美觀是其它腳輪鉚接方法所不能比擬的。
4、 采用冷碾腳輪鉚接法腳輪鉚接時(shí)幾乎無(wú)噪聲（低于70db）、無(wú)振動(dòng)。而傳統(tǒng)的錘擊、沖壓腳輪鉚接方式噪聲超過(guò)90db。
5、 冷碾腳輪鉚接機(jī)操作方便安全。沖床沖鉚經(jīng)常發(fā)生沖掉手指等惡性事故，人工錘鉚誤傷也時(shí)有發(fā)生，而碾鉚相對(duì)較安全。主軸雖有旋轉(zhuǎn)，但有可行的安全保護(hù)罩，鉚頭與工件接觸面小。
6、 使用冷碾腳輪鉚接機(jī)時(shí)，由于鉚釘材料具有特別好的形變性能，鉚桿不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，壽命較高，同時(shí)，只要改變鉚頭的形狀，就可以腳輪鉚接多種形狀。
三、冷碾腳輪鉚接法的應(yīng)用范圍
1、 可腳輪鉚接的材料：除了可腳輪鉚接低碳鋼鉚釘外，還可腳輪鉚接中碳鋼及不銹鋼鉚釘，當(dāng)然銅、鋁鉚釘更是在腳輪鉚接范圍之列。
2、 可腳輪鉚接的形狀：只要改變鉚頭的形狀，就能腳輪鉚接成各種形狀，此外，徑向腳輪鉚接機(jī)還可和于壓印。
3、 適用行業(yè)：冷碾腳輪鉚接法可廣泛用于精密機(jī)械、紡織器材、鋼制家具、建筑五金、高低壓電器、五金工具、汽車(chē)、摩托車(chē)配件等眾多行業(yè)，特別是在汽車(chē)門(mén)鎖、刮水器、制動(dòng)器、離合器、后門(mén)撐桿、門(mén)鉸鏈、玻璃升降器、化油器、手制動(dòng)器、轉(zhuǎn)向球接頭、摩托車(chē)減震器等汽摩配件行業(yè)中應(yīng)用更為廣泛。
四、腳輪鉚接的典型零件
1、 腳輪鉚接鋼絲鉗鋼絲鉗腳輪鉚接傳統(tǒng)工藝是采用電加熱熱鉚和沖鉚，熱鉚不僅能耗很大（達(dá)20KW以上），而且鉚釘易起氧化皮，效率也低。沖鉚雖然效率高，但易將鉚釘中部鐓粗，松緊度不易保證，況且噪音大，操作也不安全。冷碾腳輪鉚接正好克服了上述蔽端。全國(guó)已有二十多家鋼絲鉗廠采用了我公司冷碾腳輪鉚接機(jī)，大大提高了質(zhì)量，降低了成本。
2、 腳輪鉚接汽車(chē)門(mén)鎖：汽車(chē)門(mén)沒(méi)中鉚釘多要求高，特別是對(duì)松緊要求很?chē)?yán)。以前采用的人工手鉚，勞動(dòng)強(qiáng)度大，沖鉚和手鉚均不易保證松緊度，外形也不美觀。采用冷碾腳輪鉚接后，不僅保證了要求的松緊度，而且能腳輪鉚接成平頭、圓弦、內(nèi)外翻邊等多種美觀的外形。易裝配在自動(dòng)流水線上，有一廠家先后配置了90多臺(tái)，組裝成四條流水線，提高了質(zhì)量，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
3、 腳輪鉚接汽車(chē)轉(zhuǎn)向球接頭
轉(zhuǎn)向球接頭是汽車(chē)中一個(gè)與安全性能有關(guān)的部件，因此應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度、可行性、耐磨性和使用壽命。而球頭封口又是其中最重要的環(huán)李，因采用冷碾腳輪鉚接封口，連接強(qiáng)度高，密封性好，外形美觀，所以這一工藝已被愈來(lái)愈多的工藝師所采用。
4、 腳輪鉚接汽車(chē)摩托車(chē)化油器
汽車(chē)摩托車(chē)化油器中的風(fēng)門(mén)桿細(xì)長(zhǎng)，中間銑槽打孔，其強(qiáng)度很低、若采用沖鉚，桿身一定會(huì)彎曲，采用冷碾腳輪鉚接則保持完好。 (end)
簡(jiǎn)單腳輪鉚接夾具的設(shè)計(jì)
在實(shí)際生產(chǎn)中，簡(jiǎn)單適當(dāng)?shù)膴A具往往能減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，保證腳輪鉚接質(zhì)量，下面介紹幾種常用的簡(jiǎn)單夾具，用戶可以參照后結(jié)合零件特點(diǎn)，設(shè)計(jì)方便適用的腳輪鉚接夾具。
1、在腳輪鉚接類(lèi)似圖一的零件時(shí)，一般采用簡(jiǎn)易鉚座即可。其中幾個(gè)關(guān)鍵尺寸按圖選取，其余尺寸自定。這類(lèi)夾具簡(jiǎn)單可靠，成本低廉，應(yīng)用廣泛。
圖一：銷(xiāo)軸腳輪鉚接夾具 圖二：活塞桿腳輪鉚接夾具
2、對(duì)于腳輪鉚接長(zhǎng)鉚釘時(shí)，由于裝卸不方便，一般采用開(kāi)合式夾具。這類(lèi)夾具可以手動(dòng)、液動(dòng)或氣動(dòng)。液動(dòng)時(shí)動(dòng)力源可以直接來(lái)源于機(jī)床液壓（氣壓）系統(tǒng)，并可實(shí)現(xiàn)與設(shè)備的同步夾緊。
3、對(duì)于圖三這種在同一圓周上進(jìn)行多個(gè)鉚點(diǎn)腳輪鉚接的零件，可設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)型夾具逐點(diǎn)腳輪鉚接，具體做法為工件圍繞著中心等份轉(zhuǎn)動(dòng)，底模固定在工作臺(tái)中心定位孔內(nèi)即可�；剞D(zhuǎn)動(dòng)力可以是手動(dòng)、液動(dòng)或氣動(dòng)。
圖三：離合器腳輪鉚接夾具 圖四：手鉗腳輪鉚接夾具
4、某些零件形狀不太規(guī)則（如圖四），但具有定位面，可以設(shè)計(jì)靠模1、2、3輔助校正鉚釘中心與鉚頭旋轉(zhuǎn)中心同心即可實(shí)現(xiàn)腳輪鉚接，有時(shí)也可以采用夾具。
腳輪鉚接加工的原理
腳輪鉚接機(jī)腳輪鉚接的原理概括的講是通過(guò)鉚頭與工件的擠壓產(chǎn)生所需的變形。其擠壓過(guò)程與普通的沖壓、滾壓過(guò)程有較大區(qū)別。普通方法為強(qiáng)力瞬間變形，這就要求設(shè)備的噸位要大、鉚件結(jié)構(gòu)要進(jìn)行改進(jìn)來(lái)提高抗不良變形的能力。而腳輪鉚接變形基本原理在于，鉚頭軸線與鉚釘軸線成3度夾角（圖一），鉚頭腳輪鉚接時(shí)，鉚頭與鉚釘?shù)慕佑|是一個(gè)點(diǎn)，在壓力作用下接觸點(diǎn)開(kāi)始變形，然后通過(guò)鉚頭的擺輾運(yùn)動(dòng)使運(yùn)動(dòng)軌跡上的每一點(diǎn)逐點(diǎn)變形，從而將變形擴(kuò)展到整個(gè)鉚釘端面（圖二，擺輾式軌跡）。而徑向機(jī)型和擺輾機(jī)型的區(qū)別就在于這個(gè)“軌跡”不同。 擺輾機(jī)的腳輪鉚接軌跡見(jiàn)圖一，不同的軌跡產(chǎn)生的腳輪鉚接效果不同。徑向機(jī)型由于結(jié)構(gòu)的原因腳輪鉚接效果更好，腳輪鉚接過(guò)程更穩(wěn)定，對(duì)于裝夾不便的工件也可以進(jìn)行腳輪鉚接。徑向機(jī)的軌跡為11瓣梅花形，還可以在陶瓷、塑料、木制工件上進(jìn)行金屬腳輪鉚接，可進(jìn)行壓印、打標(biāo)的應(yīng)用。 而擺輾機(jī)在粗加工領(lǐng)域應(yīng)用很廣，這些領(lǐng)域不需要較高的精度和表觀質(zhì)量。
腳輪鉚接工藝中鉚釘?shù)钠贩N、選擇及用途
鉚釘?shù)挠猛竞?jiǎn)介
半圓頭鉚釘主要用于隨較大橫向載荷的腳輪鉚接場(chǎng)合，應(yīng)用最廣。
平錐頭鉚釘由于釘頭肥大，能耐腐蝕，常用于船殼、鍋爐水箱等腐蝕強(qiáng)烈的腳輪鉚接場(chǎng)合。
沉頭、1200沉頭鉚釘主要用于表面須平滑，隨載荷不大的腳輪鉚接場(chǎng)合。
半沉頭、1200半沉頭鉚釘主要用于表面須平滑，隨載荷不大的腳輪鉚接場(chǎng)合。
平頭鉚釘用于隨一般載荷的腳輪鉚接場(chǎng)合。
扁平頭、扁圓頭鉚釘主要用于金屬薄板或皮革、帆布、木料等非金屬材料的腳輪鉚接場(chǎng)合。
大扁平頭鉚釘主要用于非金屬材料的腳輪鉚接場(chǎng)合。
半空心鉚釘主要用于隨載荷不大的腳輪鉚接場(chǎng)合。其頭型的選項(xiàng)用，可參照上述各種實(shí)心鉚釘?shù)慕榻B。
無(wú)頭鉚釘主要用于非金屬材料的腳輪鉚接場(chǎng)合。
空心鉚釘重量輕，釘頭弱，用于隨載荷不大的非金屬材料的腳輪鉚接場(chǎng)合。
管狀鉚釘用于非金屬材料的不隨載荷的腳輪鉚接場(chǎng)合。
標(biāo)牌鉚釘主要用于腳輪鉚接機(jī)器、設(shè)備等上面的銘牌。
抽芯鉚釘是一類(lèi)單面腳輪鉚接用的鉚釘，但須使用專用工具——拉鉚槍（手動(dòng)、電動(dòng)、的了動(dòng)）進(jìn)行腳輪鉚接。這類(lèi)鉚釘特別適用于不便采用普通鉚釘（須從兩面進(jìn)行腳輪鉚接）的腳輪鉚接場(chǎng)合，故廣泛用于建筑、汽車(chē)、船舶、飛機(jī)、機(jī)器、電器、家具等產(chǎn)品上。其中以開(kāi)口型扁圓頭抽芯鉚釘應(yīng)用最廣，沉頭抽芯鉚釘適用于表現(xiàn)需要平滑的腳輪鉚接場(chǎng)合，封閉型抽芯鉚釘適用于要求隨較高載荷和具有一定密封性能的腳輪鉚接場(chǎng)合。
擊芯鉚釘是另一類(lèi)單面腳輪鉚接的鉚釘，腳輪鉚接時(shí)，用手錘敲擊鉚釘頭部露出釘芯，使之與釘頭端面平齊，即完成腳輪鉚接操作，甚為方便，特別適用于不便采用普通鉚釘（須從兩面進(jìn)行腳輪鉚接）或抽芯鉚釘（缺乏拉鉚槍）的腳輪鉚接場(chǎng)合。通常應(yīng)用扁圓頭擊芯腳輪鉚接，沉頭擊芯鉚釘適用于表面需要平滑的腳輪鉚接的場(chǎng)合。
序號(hào) 品種名稱與標(biāo)準(zhǔn)號(hào) 規(guī)格范圍 技術(shù)條件或材料
1 半圓頭鉚釘*
GB867—86 0.6—16 按GB116—86規(guī)定:
碳素鋼：
A.不經(jīng)處理；
B.鍍鋅鈍化
不銹鋼:
A.不經(jīng)處理
銅及其合金:
A.不經(jīng)處理；
B.鈍化
鋁及其合金:
A.不經(jīng)處理；
B.陽(yáng)極氧化
2 半圓頭鉚釘(粗制)*
GB863.1—86 12—36
3 小半圓頭鉚釘(粗制)*
GB863.2—86 10—36
4 平錐頭鉚釘*
GB868—86 2—16
5 平錐頭鉚釘(粗制)
GB864—86 12—36
6 沉頭鉚釘*
GB869—86 1—16
7 沉頭鉚釘(粗制)
GB865—86 12—36
8 半沉頭鉚釘
GB870—86 1—16
9 半沉頭鉚釘(粗制)
GB866—86 12—36
10 120o沉頭螺釘
GB954—86 1.2—8
11 120o半沉頭螺釘
GB1012—86 3—6
12 平頭鉚釘*
GB109—86 2—10
13 扁平頭鉚釘
GB872—86 1.2—10
14 扁圓頭鉚釘
GB871—86 1.2—10 按GB116—86規(guī)定:
碳素鋼：
A.不經(jīng)處理；
B.鍍鋅鈍化
不銹鋼:
A.不經(jīng)處理
銅及其合金:
A.不經(jīng)處理；
B.鈍化
鋁及其合金:
A.不經(jīng)處理；
B.陽(yáng)極氧化
15 大扁圓頭鉚釘
GB1011—86 2—8
16 扁圓頭半空心鉚釘*
GB873—86 1.2—10
17 大扁圓頭半空心鉚釘
GB1014—86 2—8
18 扁平頭半空心鉚釘
GB875—86 1.2—10
19 平錐頭半空心鉚釘
GB1013—86 1.4—10
20 沉頭半空心鉚釘
GB1015—86 1.4—10
21 120o沉頭半空心鉚釘
GB874—86 1.2—8
22 無(wú)頭鉚釘
GB1016—86 1.4—10
23 空心鉚釘*
GB876—86 1.4—6
24 管狀鉚釘
GB975—86 0.7—20 按GB116—86規(guī)定:
碳素鋼：
A.不經(jīng)處理；
B.鍍鋅鈍化
不銹鋼:
A.不經(jīng)處理
銅及其合金:
A.不經(jīng)處理；
B.鈍化
C.鍍錫
D.鍍銀
25 標(biāo)牌鉚釘*
GB827—86 1.6—5 同序號(hào)14相同
26 開(kāi)口型扁圓頭抽芯鉚釘*
GB12618—90 2.4—6.4 按GB12619—90規(guī)定:
鋁及鋁合金:
A.不經(jīng)處理；
B.鍍鋅純化；
C.噴塑；
D.噴漆
鋼（釘體）：
A.不經(jīng)處理
不銹鋼（釘體）：
A.不經(jīng)處理
鋼(釘芯):
A.不經(jīng)處理;
B.鍍鋅純化
鋁合金(釘芯):
A.不經(jīng)處理
不銹鋼(釘芯):
A.不經(jīng)處理
開(kāi)口型沉頭抽芯鉚釘*
GB12617—90 3—6.4
28 封閉型扁圓頭抽芯鉚釘*
GB12615—90 3—6.4
29 封閉型沉頭抽芯鉚釘*
GB12616—90 3—6.4
30 扁圓頭擊芯鉚釘*
GB/T5855.1—1995 3—6.4 按GB15855.3—1995規(guī)定:
鋁合金(釘體):
A.不經(jīng)處理
鋼(釘體):
A.不經(jīng)處理
鋼(釘芯):
A.采取防銹措施
31 沉頭擊芯鉚釘*
GB/T15855.2—1995 3—6.4
空心鋁鉚釘冷擠壓工藝及其模具的研究
一、引言
空心鋁鉚釘廣泛應(yīng)用于抽芯鉚釘之上，近年來(lái)市場(chǎng)對(duì)這一產(chǎn)品的需求量日益劇增。國(guó)內(nèi)某廠人員在國(guó)際市場(chǎng)上考察后發(fā)現(xiàn)，瑞士近年來(lái)推出的一種多功能抽芯鉚釘在國(guó)際市場(chǎng)上很搶手，該產(chǎn)品技術(shù)含量高，生產(chǎn)難度大，但利潤(rùn)極高。加之，國(guó)內(nèi)目前仍無(wú)此產(chǎn)品問(wèn)世，因此該廠委托本文作者開(kāi)發(fā)研制該產(chǎn)品，制訂冷擠壓工藝方案，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試及試生產(chǎn)�？紤]到試生產(chǎn)造價(jià)問(wèn)題，上述所有工作均圍繞著小沖床進(jìn)行。
二、空心鋁鉚釘冷擠壓工藝方案的制訂
圖1為對(duì)國(guó)外的空心鋁鉚釘實(shí)測(cè)所得的零件圖。由圖可看出，該空心鋁鉚釘比一般的空心鋁鉚釘頭部形狀復(fù)雜且尺寸大。圖1中寬度為7.5mm，高度為2.0mm的兩平面是用來(lái)夾持鋁鉚釘使其旋轉(zhuǎn)的，中間φ3mm的孔是用來(lái)安裝抽芯零件的。該零件采用防銹鋁LF5作為材料。
圖1空心鋁鉚釘零件圖 圖2空心鉚釘冷擠壓件圖
1.冷擠壓毛坯類(lèi)型的確定
因?yàn)殇X鉚釘為標(biāo)準(zhǔn)件，且為大批量生產(chǎn)，要求制造成本低，因此，所用原料的成本不能太高。而市場(chǎng)上空心小尺寸鋁管材極少，故采用實(shí)心鋁棒材作為冷擠壓的原料。
2.試生產(chǎn)冷擠設(shè)備的選擇
冷擠壓所用的設(shè)備主要是冷鐓自動(dòng)機(jī)和機(jī)械壓力機(jī)兩種類(lèi)型。
冷鐓自動(dòng)機(jī)廣泛用于如螺栓、螺母、鉚釘及銷(xiāo)釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)件的大批量生產(chǎn)，其生產(chǎn)率很高，生產(chǎn)成本低，但設(shè)備投資太大，不太適應(yīng)小批量生產(chǎn)，并且產(chǎn)品的尺寸精度不如機(jī)械壓力機(jī)上冷擠壓的產(chǎn)品尺寸精度高。同時(shí)，冷鐓自動(dòng)機(jī)不太適合帶有復(fù)雜頂料機(jī)構(gòu)的反擠壓成形，因此，空心鋁鉚釘φ3mm的孔不易成形。
機(jī)械壓力機(jī)特別是小噸位的機(jī)械壓力機(jī)設(shè)備本身造價(jià)低，其上所用模具造價(jià)不高，調(diào)試方便。加之該產(chǎn)品又為試生產(chǎn)，市場(chǎng)銷(xiāo)售情況不明，試制費(fèi)用有限，因此決定采用小機(jī)械壓力機(jī)作為開(kāi)發(fā)研制的設(shè)備。
3.冷擠壓件圖的制定
經(jīng)大量分析計(jì)算，得到如圖2所示的冷擠壓件圖�？招你T釘頭部中間的SR3的球窩在鐓頭時(shí)完成，SR3球窩有利于鐓頭時(shí)材料沿徑向的流動(dòng)，得到比不鐓球窩更好的充填模具型腔的性能。因此，在進(jìn)行空心鋁鉚釘鐓頭時(shí)，應(yīng)同時(shí)將中心的SR3的球窩鐓鍛出來(lái)。
中間所留1.0mm的連皮，目的是為了避免鐓頭時(shí)難變形區(qū)也參與變形，導(dǎo)致冷擠力的劇烈增加。在冷擠壓結(jié)束后，這部分連皮可用車(chē)削鉆孔或在沖床上沖壓切掉。
4.冷擠壓工藝方案的制訂
經(jīng)大量分析計(jì)算，得到了如圖3所示的冷擠壓工藝方案，現(xiàn)對(duì)各道工序做一簡(jiǎn)單分析計(jì)算。
圖3空心鋁鉚釘冷擠壓工藝方案 圖4冷擠壓一個(gè)周期的組成
(a)下料(b)反擠(c)鐓頭
為了能順利將坯料放入模具孔之內(nèi)，每道工序中毛坯和模具之間的間隙均取0.1mm。因?yàn)橄铝虾筮�需反擠和鐓頭兩道工序才能完成該件的冷擠壓，因此，圖3中下料工序中毛坯的直徑應(yīng)取為4.8mm，反擠后坯料的外徑應(yīng)取為4.9mm。而一般鋁材廠沒(méi)有外徑為φ4.8mm的規(guī)格，因此，應(yīng)通過(guò)在拉拔機(jī)上獲得外徑為φ4.8mm的鋁材。
下好料的毛坯接著要進(jìn)行退火軟化，消除其內(nèi)部的應(yīng)力，降低其硬度。在該件的冷擠壓中，作者發(fā)現(xiàn)LF5防銹鋁的軟化處理效果的好壞對(duì)以后的成形質(zhì)量影響特別大。如果按文獻(xiàn)［1］中推薦的在360°～400℃保溫5h，然后爐冷的方法進(jìn)行退火軟化，軟化效果不好，在最后一道鐓頭時(shí)，在φ10外徑處有微裂紋存在，經(jīng)對(duì)軟化后的毛坯進(jìn)行金相組織分析表明，材料內(nèi)仍存在較多的織構(gòu)組織。這是由于鋁材本身的織構(gòu)現(xiàn)象較嚴(yán)重，加之在下料前，又將φ5mm的線材拉拔到φ4.8mm，更使織構(gòu)現(xiàn)象嚴(yán)重。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，需要將溫度進(jìn)一步提高到390～410℃，保溫時(shí)間延長(zhǎng)到6h，然后隨爐冷卻到室溫，此時(shí)的金相組織表明，織構(gòu)現(xiàn)象得到良好的改善，這樣，在最后一道鐓頭時(shí)，再也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)φ10mm的外徑處出現(xiàn)微裂紋。
經(jīng)良好軟化處理后的毛坯，采用文獻(xiàn)［1］中推薦的潤(rùn)滑配方(豬油8%、汽缸油22%、石蠟油22%、十四醇3%、四氯化碳35%)進(jìn)行潤(rùn)滑處理，取得了很好的效果。
圖3b中反擠壓的變形程度為ε反＝40%，而由文獻(xiàn)［1］查得LF5的反擠許用變形程度為［ε］反＝90%～99%，因ε反＜［ε］反，故這一反擠工藝是可行的。
將反擠后的工件再進(jìn)行潤(rùn)滑處理。由于反擠時(shí)底部高度為8.73mm，故在反擠時(shí)幾乎沒(méi)有發(fā)生塑性變形，因而未產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。反擠后鐓頭又是僅對(duì)這部分未變形的材料進(jìn)行的，所以反擠后不必再軟化就可進(jìn)行鐓頭。
鐓頭變形時(shí)的平均變形程度為ε鐓＝71%，而外徑為φ10mm高度為0.5mm處的變形程度最大，達(dá)ε鐓＝76%。按文獻(xiàn)［1］查得［ε］鐓＝90%～99%，因此可順利進(jìn)行鐓頭變形，特別是中心SR3的球窩反擠，更提高了金屬向四周流動(dòng)充填型腔的能力。
經(jīng)計(jì)算反擠時(shí)的力為7kN，鐓頭時(shí)的力為100kN，雖然此力很小，但工作行程及模具高度太大，故選用400kN的開(kāi)式壓力機(jī)作為成形設(shè)備。
三、延遲—急回頂出機(jī)構(gòu)的研制
由于400kN小機(jī)械壓力機(jī)工作臺(tái)下方無(wú)頂出動(dòng)力，因此，進(jìn)行冷擠壓時(shí)，應(yīng)在模具上設(shè)計(jì)頂出機(jī)構(gòu)，頂出動(dòng)力依靠滑塊向上的運(yùn)動(dòng)來(lái)提供。
1.頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足的要求
冷擠帶有內(nèi)孔的零件時(shí)，首先在冷擠結(jié)束后應(yīng)使反擠凸模從反擠孔中拔出，然后再將冷擠工件從凹�？變�(nèi)頂出。通常在冷擠壓時(shí)，機(jī)械壓力機(jī)均采用單次操作規(guī)范，這樣可保證在滑塊停在上死點(diǎn)時(shí)有足夠長(zhǎng)的時(shí)間將坯料放入凹�？變�(nèi)，這就要求頂料桿在將毛坯從凹�？變�(nèi)頂出后，在滑塊到達(dá)上死點(diǎn)前就應(yīng)自動(dòng)縮回到冷擠壓開(kāi)始時(shí)的下死點(diǎn)。因此，在頂出結(jié)束后而滑塊到達(dá)上死點(diǎn)前的時(shí)間內(nèi)，頂桿應(yīng)急回到原位，即在頂料階段之后，應(yīng)存在頂桿急回階段，如圖4所示的曲柄轉(zhuǎn)角α急回所包含的范圍就是該階段。圖中的α延遲對(duì)應(yīng)的是延遲頂出階段，該階段如前所述是指反擠凸模從反擠孔內(nèi)拔出階段，頂出桿不頂料，或鐓頭凸模從鐓粗孔內(nèi)拔出階段。
如果沒(méi)有頂桿急回階段，則在滑塊處于上死點(diǎn)時(shí)，頂料桿和凹模內(nèi)孔平面齊或高出凹模內(nèi)孔平面，這樣，在滑塊停在上死點(diǎn)的較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，操作工人無(wú)法將毛坯準(zhǔn)確放到位，而只能在滑塊向下空行程階段(即圖4中曲柄轉(zhuǎn)角α空下范圍內(nèi))，將坯料放入凹�？變�(nèi)。因?yàn)橐话阈C(jī)械壓力機(jī)的行程次數(shù)較高，因此α空下曲柄角對(duì)應(yīng)的時(shí)間很短，加之冷擠壓時(shí)毛坯和凹模孔的間隙只有0.1mm，這些都加大了準(zhǔn)確放料入凹模孔內(nèi)的難度，如果料沒(méi)放準(zhǔn)，則快速下行的滑塊可能使坯料從模具平面內(nèi)迸出對(duì)工人造成傷害，或倒在模具平面內(nèi)使設(shè)備發(fā)生故障。
綜上所述，在進(jìn)行圖3所示的兩道冷擠壓工序時(shí)，頂出過(guò)程應(yīng)由延遲頂出階段，頂料階段和頂桿急回階段3個(gè)階段組成。模具上的頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)具有上述3個(gè)明顯的階段。
2.新型延遲—急回頂出機(jī)構(gòu)
文獻(xiàn)［3，4］中提供的機(jī)械拉桿式聯(lián)動(dòng)頂出裝置不存在頂桿急回階段。而該文獻(xiàn)中所述的凹輪式頂出裝置由于在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)靜凹?jí)K要求固定在機(jī)身上，使模具本身不成為一個(gè)封閉系統(tǒng)，且該靜凸塊較難在機(jī)身上找到合適的固定位置，因此這里不便采用。而該文獻(xiàn)中所述的帶活動(dòng)板的頂出裝置由于存在活動(dòng)板復(fù)位準(zhǔn)確性差，可靠性低而不便采用。
鑒于上述原因，作者研制了如圖5所示的新型頂出機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)保證了頂出過(guò)程由3個(gè)階段組成。圖5中的兩根拉桿8頂部和上模1固定在一起，底部和頂料橫梁10緊固在一起，這樣，頂料橫梁就和上模同步運(yùn)動(dòng)。圖中的下模板4依靠8個(gè)螺栓19和前后兩個(gè)支承塊20和11緊固在一起。這樣，頂料橫梁10放入前后兩個(gè)支承塊20和11之間的空檔內(nèi)。而兩支承塊11和20又放在沖床工作墊板之上，然后通過(guò)T型螺栓堅(jiān)固在沖床的工作墊板之上。整個(gè)頂出機(jī)構(gòu)直接作在模具上而和模具自成一封閉系統(tǒng)。圖中頂料橫梁10上的滑板15在左右導(dǎo)向柱12的導(dǎo)向下可沿頂料橫梁10的上表面左右滑動(dòng)。
圖5新型延遲—急回頂出機(jī)構(gòu) 圖6頂料裝置布置圖
當(dāng)滑塊冷擠結(jié)束越過(guò)下死點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)一段距離a時(shí)，反擠凸模完成了從反擠孔內(nèi)拔出的要求，再向上運(yùn)動(dòng)(b－a)距離時(shí)結(jié)束了延遲頂出階段。這樣就要求圖5中的b＞a。
當(dāng)延遲頂出階段結(jié)束后，上模通過(guò)左右拉桿8帶動(dòng)頂料橫梁10，再通過(guò)滑板15、傳力頂桿6、頂料桿5使冷擠件3向上運(yùn)動(dòng)一段距離hｏ完成頂料動(dòng)作。頂料階段上模板移動(dòng)的距離一定要大于hｏ。
當(dāng)頂料階段結(jié)束，圖5中的靜楔塊7和動(dòng)楔塊9相碰，迫使滑板15沿著頂料橫梁10向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑板10向左移動(dòng)一段距離c時(shí)，滑板10中的長(zhǎng)圓孔18和頂料橫梁中心的孔17對(duì)齊，傳力頂桿6及頂料桿5在自重的作用下落入該孔中，從而完成了頂桿急回的要求，再運(yùn)動(dòng)滑塊停在上死點(diǎn)不動(dòng)。
由于使用的設(shè)備為J23-40型壓力機(jī)，該設(shè)備工作臺(tái)下方無(wú)頂出動(dòng)力。所以圖5所示的模具放在工作墊板之上。圖6為頂出機(jī)構(gòu)布置圖。下模板依靠前、后支承塊支承，頂料橫梁處于兩支承塊之間，在兩空檔之間上、下運(yùn)動(dòng)。由于該鋁件變形抗力小，所以不會(huì)造成下模板較大的變形。
采用了圖5所示的模具，成功地進(jìn)行了該鋁鉚釘?shù)睦鋽D壓成形。
四、結(jié)論
(1)在鐓頭的同時(shí)，伴隨著中心孔的反擠成形，有利于提高變形材料充填模具的能力。
(2)對(duì)該空心鋁鉚釘，可采取下料、反擠和鐓頭的冷擠壓工藝方案。
(3)進(jìn)行鋁制品的冷擠壓時(shí)，應(yīng)對(duì)坯料進(jìn)行良好的軟化退火，特別是要盡量減少織構(gòu)組織對(duì)冷擠壓變形的影響。
(4)在小噸位機(jī)械壓力機(jī)上進(jìn)行冷擠壓時(shí)，模具上應(yīng)設(shè)置可產(chǎn)生較大頂出力的機(jī)構(gòu)。并且頂料力的動(dòng)力來(lái)自于滑塊的向上運(yùn)動(dòng)，模具頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡可能布置在工作墊板上方，盡量避免在壓力機(jī)工作墊板和工作臺(tái)板上打孔，模具上所有零件應(yīng)自成為一封閉系統(tǒng)。
(5)通常的軸類(lèi)零件的頂出過(guò)程應(yīng)由延遲頂出階段、頂料階段、頂桿急回階段組成。
(6)本文所提出的彈簧—滑板—楔塊式頂出機(jī)構(gòu)頂出過(guò)程由延遲頂出、頂料及頂桿急回3個(gè)階段組成，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，很適合工作臺(tái)下方無(wú)頂出動(dòng)力的壓力機(jī)上進(jìn)行冷擠壓件頂出之用。
腳輪鉚接工藝知識(shí)
問(wèn)題：對(duì)于可采用腳輪鉚接工藝或沖壓工藝的產(chǎn)品，兩種工藝有何區(qū)別？
回答：沖壓工藝屬于強(qiáng)力瞬間變形，一般零件容易產(chǎn)生不良形變，像墩粗、彎曲，且留存有內(nèi)應(yīng)力，腳輪鉚接工藝則是弱力規(guī)則變形，金屬內(nèi)部產(chǎn)生與載荷成切向方向的纖維流，變形良好，無(wú)內(nèi)應(yīng)力。其腳輪鉚接力僅為沖壓的十分之一或更小。
問(wèn)題：腳輪鉚接工藝成熟嗎？
回答：國(guó)外早在70年代就開(kāi)始規(guī)模使用腳輪鉚接工藝，而國(guó)內(nèi)應(yīng)用較晚，目前尚處在起步階段。很多國(guó)內(nèi)企業(yè)往往在驚嘆國(guó)外產(chǎn)品加工質(zhì)量?jī)?yōu)良的同時(shí)卻不知“腳輪鉚接機(jī)”為何物。實(shí)際上腳輪鉚接工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，只要擁有這種新設(shè)備，我們可以加工出同樣好地產(chǎn)品。
問(wèn)題：能簡(jiǎn)單的概括一下腳輪鉚接機(jī)的原理嗎？
回答：腳輪鉚接機(jī)同沖床不同，它的模具每次只接觸工件的一個(gè)點(diǎn)區(qū)域，在較小的壓力作用下使之變形，然后通過(guò)擺動(dòng)將變形區(qū)域擴(kuò)展到整個(gè)變形斷面，從而完成整個(gè)端面的變形。
問(wèn)題：聽(tīng)說(shuō)腳輪鉚接工藝可保護(hù)電鍍件鍍層不破壞，還可壓印，壓標(biāo)，是這樣嗎？
回答：的確如此，徑向腳輪鉚接機(jī)對(duì)鍍層有較好的保護(hù)，一般較少的腳輪鉚接量可保證鍍層完好。至于壓印，壓標(biāo)，任何一臺(tái)腳輪鉚接機(jī)加上簡(jiǎn)單的限轉(zhuǎn)裝置就可以進(jìn)行打標(biāo)，壓印，如果需要它還可以作為小型液壓機(jī)使用。
問(wèn)題：塑料零件上的金屬鉚釘可采用腳輪鉚接機(jī)加工嗎？
回答：可以，高檔的徑向腳輪鉚接機(jī)（JM系列）在加工此類(lèi)零件時(shí)可以有效地保護(hù)塑料工件不產(chǎn)生開(kāi)裂、變形。
問(wèn)題：腳輪鉚接機(jī)加工時(shí)需要注意些什么問(wèn)題？
回答：腳輪鉚接機(jī)加工時(shí)要注意鉚釘?shù)拈L(zhǎng)徑比及裝配形式，當(dāng)鉚釘長(zhǎng)徑比超過(guò)10，鉚釘裝配于零件外時(shí)（鉚釘未被金屬包圍）時(shí)普通腳輪鉚接機(jī)加工容易產(chǎn)生鉚釘彎曲，此時(shí)需采用高檔的徑向腳輪鉚接機(jī)（JM系列）。
問(wèn)題：腳輪鉚接機(jī)加工效率如何？加工一個(gè)鉚點(diǎn)平均耗時(shí)多少？
回答：腳輪鉚接機(jī)加工效率很高，基本與沖床差不多，單件加工平均耗時(shí)大約為2～3秒。
問(wèn)題：我沒(méi)用過(guò)過(guò)腳輪鉚接機(jī)，能不能簡(jiǎn)單介紹一下其主要功能？主要應(yīng)用在哪些行業(yè)？
回答：腳輪鉚接機(jī)主要功能為金屬變形，特別適用于各種鉚釘?shù)?a href="http://bxh37r3.cn" target="_blank">腳輪鉚接，各種零件的翻邊和封口，零件的永久連接等等。主要應(yīng)用行業(yè)有：精密機(jī)械、紡織器材、鋼制家具、建筑五金、高低壓電器、五金工具、汽車(chē)、摩托車(chē)配件等眾多行業(yè)，特別是在汽車(chē)門(mén)鎖、刮水器、制動(dòng)器、離合器、后門(mén)撐桿、門(mén)鉸鏈、玻璃升降器、化油器、手制動(dòng)器、轉(zhuǎn)向球接頭、摩托車(chē)減震器等汽摩配件。
問(wèn)題：腳輪鉚接機(jī)的使用壽命為多久？
回答：腳輪鉚接機(jī)正常使用壽命為8～10年，期間注意保養(yǎng)和維護(hù)可使用更長(zhǎng)時(shí)間。
問(wèn)題：腳輪鉚接機(jī)哪些零件屬于易損件？
回答：腳輪鉚接機(jī)的軸承、密封圈以及電器部分的腳踏開(kāi)關(guān)等屬于易損件，這些部件一直處于磨損狀態(tài)，故正常使用若干年后會(huì)出現(xiàn)損壞。
