TOX鉚接工藝在空調鈑金零件加工中的應用分析

岳 磊

（青島海爾機器人有限公司，山東 青島 266426）

在外界力量的作用之下和在連接組合材料的作用之下，專門用于無鉚連接模具能夠在連接點的地方出現材料變化。在一段時間之后，這一個相互鑲嵌的材料變化的連接程序，有一個專有名詞叫做無鉚連接，它的英文簡稱 TOX 或 Clinching，其是一種可塑性薄板的不可拆卸式點連接技術。TOX鉚接工藝它借助了機械擠壓原理，促進板材流動，形成鉚點，進而可靠的連接了板材。除此之外，這一種工藝，不但改變了其工作環境，同時還為了工作質量提供了重要保證。不僅如此，這一種工藝還提高了能源的利用率和作業效率，并且實現自動化等優勢。這種工藝的出現正好彌補了電阻點焊工藝的不足和缺陷[1-3]。

1 工藝類型

1.1 傳統的連接工藝

在當前的科學技術條件之下，對于加工空調鈑金零件，在大部分狀況之下，都會使用到電阻電焊機，通過這一種設備進行加工點焊。此工藝的工作的科學理論就是位于電力兩極的焊件，在壓力的作用之下，將其壓緊。在此之后，焊接部位之后將會受到來自阻焊變壓器輸入的巨大的焊接電流。與此同時，處在焊機接觸面部位上將會變成確實存在的物理接觸點。除此之外，在各種能量的作用之下，比如說熱能與塑變能等，接觸部位的原子會被激活，經過一段時間不斷的加熱之后，原子會變為一個熔化的熔核。

以這種傳統的加工方式電阻電焊為例子，當前還存在了很多的缺陷和不足，比如說，焊點對于板材表面的鍍鋅層有破壞作業，進而致使板材的表層上面會留下焊渣。此外，焊點的外形不符合人們的審美標準，從而會降低顧客 的滿意度且難以滿足市場的需求，同時導致商品滯銷。焊點的作業環境惡劣，在進行焊點的過程之中，會出現有火花飛濺的情況，而且過久的時間的焊點，或者是保持過近的距離與工作人員的話，這樣對于工作者們的身體健康會產生極其嚴重的不良影響，比如說，飛濺的火花會燒傷皮膚，近距離與焊點接觸會影響眼睛的視力等問題。電阻電焊嚴格的要求設備參數的標準，與此同時，工作者們有必要基于不一樣的板材對于設備的參數進行相應的調整。除此之外，點焊的電極非常容易發生氧化反應，所以在這種條件下，每一次點焊的焊點達到一定程度，就很有必要打磨處理好點焊電極。此外，在打磨時一定要高度的重視，因為打磨電極的成效對于產品的質量會有直接的作業。一旦工作人員的專業能力沒有專業標準的話，將會無法確保點焊質量的穩定性和安全性。由于不穩定且不安全的點焊質量，所以對于在進行點焊作業時，對于相應的對于從事該方面的工作人員的專業能力會隨之提高，導致生產的全自動化難以實現[4-10]。

1.2 TOX鉚接工藝

TOX鉚接工藝借助了機械擠壓原理，促進板材流動，形成鉚點，進而可靠的連接了板材。TOX鉚接工藝是在氣液增力缸的作用下，獲得了動力，進而促進 凸模向下沖擊壓緊，同時凹模內被擠進了相應的連接板材。擠壓作用在進一步的時候，凸模 側的板件材料擠壓凹模側材料，凹模內的材料在不斷地流動變形。像這樣的情況，將會出現一個TOX 連接圓點，它不僅沒有棱邊，而且沒有毛刺。針對有的鋼板既有漆層，又有鍍鋅層，由于漆層和鍍鋅層的存在，會相應的流動變化，但是不會受到損害。因此，鈑金的抗腐蝕性能不會受這個連接點的影響。

TOX鉚接工藝，它更有顯著的優勢。比如說，應用TOX鉚接工藝，擠壓其 連接位置的材料，冷作硬化不僅可以提高連接處材料的機械性能，而且還不會破壞和撕裂材料，工作環境好，鉚接過程采用機械成型，沒有環境和噪聲污染，對員工不造成負面影響;自動化程度高，可以同時連接一個點或多個點，還可對連接強度進行無損檢測，對連接質量進行無損評估，并可引入自動線;TOX鉚接單點連接的靜態連接強度為點焊的70%，雙點連接(可以在一道工序內加工形成)的靜態連接強度與點焊相等，疲勞連接強度比點焊高，連接的承載能力與受載方向無關，而且連接在受剪切和受拉力作用時的承載性能相同;產品質量好，可以采用模具，零件連接處無毛刺，外觀美觀，變形幾率非常低;能耗低，較節能，無環境污染;防腐性能優于點焊，無鍍層材料的銹蝕。

隨著TOX鉚接技術日益成熟，該技術在空調制造業的應用開始增多，并逐漸取代傳統的電阻焊方法應用于底盤、后板等組件連接生產中。與此同時，沒有集中點應力 ，動態的疲勞強度高。TOX鉚接工藝這是一種由于機械模具沖壓而形成的類型，由此可見，鉚點成型的具有非常好的一致性和質量的安全性和穩定性。除此之外，TOX鉚接工藝的作業環境非常的舒適，并且在連接的過程中，不會出現焊渣和火花。因此，TOX鉚接工藝的作業環境非常的好。TOX鉚接工藝是在氣液增力缸的動力作業下，獲得動力，原理控制起來相對來講較為簡單，并且產品的穩定性和安全性較好，與機械手和機器人相配合，就可以做到產品生產的自動化。

2 TOX 鉚接工藝全自動化生產模式

TOX 鉚接工藝全自動化生產模式主要有單件的自動化生產和組件的自動化生產這兩種生產模式。單件的自動化生產就是局部連接一個零件，使產品的機械強度增強。組件的自動化生產就是要連接多個零件，形成一個組件。

2.1 單件的自動化生產

在模具沖壓空調鈑金零件閥門支架形成之后，內側接合處強度沒有達到產品質量的標準，將先前采用人工點焊兩個焊點進行改善，并且加強其強度。除此之外，正式應用TOX 鉚接工藝之后，需要一些配套的設備，例如：1臺 TOX 鉚接機、1臺 六軸機器人、2個 料站 組合。在這些設備和TOX 鉚接工藝的共同作用之下，能夠做到全自動鉚接閥門支架，一致和美觀的鉚點，每一個的平均的生產效率會提升到百分之百，早晚班可以減少兩個人。

經過測試后，平均下來達到工藝質量的標準。除此之外，TOX 鉚接工藝生產的合格率相比于傳統的連接工藝要更高 0.18個百分點。TOX鉚接工藝生產閥門支架質量測試結果，如下所示，鉚點底厚0.65mm，抗拉力1 115N, 抗剪力2 020N。

2.2 組件的自動化生產

改善空調鈑金零件底盤組件之前，應該使用人工點焊方式實現23 個焊點的焊接。經過分析組件各個零件，連接基腳和擋塊時，平均下來都可以應用 TOX 鉚接工藝，代替點焊工藝。組合成生產線需要定位傳輸線、鉚接機、三軸機械手的共同作用。為做到全自動化生產空調鈑金零件底盤組件，每一個人平均生產效率1.8，每一條線可以減少六個工作人員。

3 工藝過程

在一開始的壓進的這一階段的時候，在凸模的用力作業之下，上面和下面的板料的變形以彈性為主的表現形狀，幾乎沒有塑性的表現形狀。出于成形的階段的時候，從開始到完成，由于凸模的下面，與此同時，在一些材料的限制作用下和彈塑性變形的作用之下，比如說，凸模、凹模和推桿等限制作用，導致了板料的上下兩面，上面的輪廓成形。在早期的形成時期，因為在凸模和凹模的共同擠壓條件之下，圓點頸部的圓點組織，壓縮了晶體，強化了組織。除此之外，環形的凹槽處，是在凹槽和推桿的共同作業之下，同時，由于對于材料沒有特別的要求，能夠自由的伸縮材料，然后，不會改變對于材料其余的部分晶體有助于初步形成圓點，同時還能夠留下充足的空間為了塑性形成階段的材料。在早期的壓入板料時期，這一時期類似于普通沖壓，差別主要在于早期的成形階段只會壓縮圓點頸部圓角處晶格和強化組織，最后，壓鉚連接圓點的上部輪廓就會形成。在成型塑型的這一階段的時候，因為在早期成形時期的圓點已經變為了上部輪廓，對于材料的向上流動現象起到了阻礙的作用，然后導致了材料主要是流動在向環形凹槽和凹模側面這兩個地方，主要原因就在于這兩個地方所受到的阻力最小。一開始，在壓力的作用條件之下，材料主要是流動在環形凹槽處，經過一段時間之后，因為逐步充滿的環形凹槽處，導致增大了流向環形凹槽的阻力，當上部板料中的材料流向環形凹槽的阻力大于凹模側面的阻力的時候，與此同時，上部板料中的材料一起擠向下部板料的側面，一直到到達最終點，完成圓點成型，之后，與鉚接的圓點相像的圓點成形，最終實現鉚接。處于保壓的時間段是，模具依然穩定在某時間的壓力，可以實現充分填充材料、嵌套和最終成型的愿望。處于反壓的時間段的時候，在通常情況下，產品外表面的殼體連接用壓鉚連接，連接圓點不希望有凸起，所以有必要反沖壓圓點一次，然后壓回凸起的部分，凹模在反壓的階段的時候可以使用平砧座，凸模使用圓柱的沖頭。

4 結語

綜上所述，由于工業的快速向前發展，未來的板件將朝著復合型方向發展，并且由于人們環保意識的提高，鍍層涂層板材等一定會得到普遍使用，但是傳統的電焊工藝阻礙其發展，所以旨在將新型板材的連接問題解決，關鍵不僅在于廣泛使用這些板材，還在于提高現代工業產品的質量和降低生產成本。TOX連接技術一定會在這一過程中大放異彩，TOX是一種新興 的且較為完善的連接方法，TOX連接技術不僅設計人員提供了新的設計方向，同時也在一定程度上使制作工藝得到了簡化，進而為產品的創新提供了更多的可能性。由此可見，TOX連接技術的產生，為提高工業產品的技術做出了巨大的貢獻。除此之外，TOX鉚接機器經過配合 六軸 機器人和機械手，能夠全自動化生產多種產品，同時還能使生產效率提升，將生產的成本降低。