机械工程师必修课：自冲铆接技术和自冲铆接机

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作者：袁涛 武汉埃瑞特机械制造有限公司 谢绝转载
5 W8 O: F" J( k) H1 F8 s自冲铆接技术是最近几年流行的薄板件连接技术，作为一名机械工程师，我们应该对这个技术了解和熟悉，否则就OUT了。
) ]$ f! |0 I( F: h4 ^6 E, |7 P; o6 G3 q在了解埃瑞特自冲铆接技术（自冲铆接机）工作原理和工作机制前，我们先介绍下什么是自冲铆接技术，自冲铆接其英文名称为Self Piercing Riveting Machine，国外简称SPR设备，国内叫法也比较多如自刺穿铆接机，自冲铆枪，自冲铆，锁铆等等。自冲铆接机是一种普通的高效连接工艺，说其普通是因为它使用压力直接将铆钉压入金属内，原理简单明了，说其高效则是由于它无需钻孔，无需人工装配铆钉，机器仅需要2秒即可自动完成装钉→压入→铆接的全过程。在未来的机械设备加工工艺中，自冲铆接技术将可以预见的出现更广泛的应用，特别适合薄板件连接的自冲铆接机会取代普通铆接机，电焊机，从而占有重要的一席之地，今天我们就重点了解一下自冲铆接机的工作原理。
& Y% o7 u* v7 Z 自冲铆接设备工作原理图

自冲铆接机原理图
下面讲解自冲铆接机工作原理和机制，请参照上图，讲解步骤从图示从左向右进行，本步骤适合武汉埃瑞特出产的自冲铆接机，其它品牌仅供参考
/ l7 @% M2 \7 P9 h, X3 D1、自冲铆钉进入自冲铆接机待铆位置自冲铆接机的枪头上有一个预压位，通过三个钢珠限制铆钉不会掉出来
2、自冲铆接机预压头下压，通过预压可以将需要连接的板件压平，防止后续加工中板件出现变形
4 F0 Y$ ?" a+ f. H; ^4 y                     自冲铆接机预压装置
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- H$ q4 q0 C* l) c9 |0 n* \3、活塞下压铆钉，铆钉被刺入第一层材料
4、活塞继续施加压力铆钉完全刺穿第一层材料，并进入第二层材料，此时由于下模的作用，铆钉被涨开形成喇叭口，镶嵌在第二层材料内。
                     自冲铆接机下模

5 \+ f) k3 {5 G4 f9 e5 J# x- l                     自冲铆接后铆点

5、继续保压一段时间，将自冲铆钉与板件的缝隙消除，形成一个平面。
5 i2 y4 s& [, s2 f                     自冲铆接后铆点
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上图我们就可以看到实际自冲铆接后的效果。
在整个自冲铆接过程中，预压装置是一直工作的，如没有预压装置，在强力的作用下，板件很容易产生翻起的不良变形。
                     自冲铆接样品

- S& Z! x+ h! G% ?7 a3 ]# x! _那应用自冲铆接技术的设备就称之为自冲铆接机，目前比较有名的品牌有中国的埃瑞特（IRIVET）、国外的亨罗布（HENROB）、博尔霍夫（BOLLHOFF）等。下面以武汉埃瑞特自冲铆接机为例，说明下自冲铆接技术的各种实现形式。
手持自冲铆接机：自冲铆枪也称之为自冲铆枪，自刺穿铆接机，锁铆，SPR-Self Piercing Riveting,自冲铆枪,自冲铆钳,自冲铆设备
0 K. a. k7 Q2 ]- L9 \' a                     手持自冲铆接机

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                     机器人自冲铆接机
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: o  H9 E% D! X- X! n                     立式自冲铆接机

自冲铆接机模具配件：埃瑞特的自冲铆接机配件足够，运用10年依然有配件供货，大厂产品，运用无忧。
                     自冲铆接机模具配件

2 \! J6 z/ l1 W  P自冲铆接机根据使用方式又可以分为手持式、台式、立式、伺服、自动和数控等多种类型，他们的区别如下。
6 [+ B! t# k% o" e! s+ g手持式自冲铆接机配合弹簧平衡器使用，一般使用在零件比较大，无法方便的搬动的场合，这时使用手持式自冲铆接机可以方便的移动到需要铆接的位置。同时手持式自冲铆接机通过连接板与机器人连接，可以实现自动化的自冲铆接机加工。
& E- F  T0 f& f+ V                     手持式自冲铆接机

手持式自冲铆接机使用状态
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手持自冲铆接机器人使用状态
0 {" P& v% Z: V& R! g( H台式或立式自冲铆接机则是固定结构，一般是将需要连接的零件拿到设备上进行连接。或者将其应用于数控系统上。注意台式或立式自冲铆接机绝大多数使用的是散装铆钉。
                     台式自冲铆接机

立式自冲铆接机中又分为两种，使用料带铆钉和使用散装铆钉，使用散装铆钉的自冲铆接机称之为自动自冲铆。它使用振动盘自动上铆钉，效率更高，铆接质量更好，同时配有防压手装置，前置面板的辅助铆接功能，使用上更便捷。由于使用散装铆钉，自动自冲铆接机没有枪头结构，因此还可以完成无铆钉，有铆钉，冲孔的其他功能应用。
                     自动自冲铆接机
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自动自冲铆接机图片
) e8 C; m2 M+ _4 H/ V7 D自冲铆接机根据压力来源又分为伺服压缸型自冲铆接机和普通压缸型自冲铆接机两种，而使用伺服压缸的自冲铆接机，我们称之为伺服自冲铆接机，该机可以精确控制铆接力量，适合自动化控制。一般机器人上使用的较多的都是这种。
                     伺服自冲铆接机
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在便携移动需要的场所，埃瑞特开发了电动便携自冲那个铆接机，这个在很多4S店都可以看到，主要用于高档铝合金车身的维修铆接。因为便携的特点，每次充满电池可以铆接100~200多颗铆钉，因此该型自冲铆接机不太适合大批量生产的场合。
8 T1 |7 ?- v  Z! N3 N' u                     电动自冲铆接机

  R6 N- Q! X) v- v有些技术人员又说，好像自冲铆接技术和无铆钉铆接技术比较接近啊，这个确实如此，但是还是有较大差距
自冲铆接和无铆钉铆接到底有什么区别呢？下面先放出两种铆接机设备的图片做个对比。
; \$ e8 u5 [' w1 S6 Q& S                     无铆钉铆接机

                     ?自冲铆接机

6 B. V* N- \& L1、铆接原理不同
无铆钉铆接机是通过上下板件的内凹变形，形成锁扣结构，直接将板材连接的设备。无铆钉铆接机也可称为TOX铆接机，无钉铆接机等，主要应用于薄板如钢板，镀锌板，铁板之间的铆接。其原理如下图
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9 t) s' \1 J4 e4 H: u自冲铆接机也被称为自刺穿铆接机、锁铆机、埃瑞特铆接机，是一种使用特制的，坚硬的自冲铆钉，通过压力刺穿上层的薄板，然后通过模具的扩张作用，在下层板内形成喇叭口，从而锁住上下两层板件。

2 P; t( j; ?8 K/ p% d; e" }. f" K2、应用范围不同
$ l4 M2 w! {. M无铆钉铆接设备适用于钢板，铁板，镀锌板等材质连接，但并不适用于铝板等。自冲铆接机是直接适用铝板，钢铝混合材料之间铆接。
* a$ \/ M7 V! M+ X4 {0 }3、连接强度不同
无铆钉铆接机连接强度相对自冲铆接机要低很多，因此在结构承重件，安全件上，采用该无铆钉的工艺还较少。自冲铆接机则强度可以媲美点焊，同时抗疲劳强度也优异。
4、设备动力不同
- L( l. v% \( O( [8 T! i无铆钉铆接机一般使用气液增压缸，只需要供给压缩空气即，自冲铆接机使用液压缸，需要独立的液压油站提供动力。
5、使用成本不同
无铆钉铆接机使用过程中使用气源，整机电力功率仅仅100瓦，且无需耗材，模具耐用。自冲铆接机使用液压驱动，电力功耗在3-4KW，使用专用自冲铆钉，其使用成本较无铆钉铆接机高出不少。目前昂贵的铝合金车身制造使用的就是自冲铆接机。


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