无铆钉铆接详细成形过程和连接机理

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由于直壁整体模的无铆钉铆接和分模式无铆钉铆接在成形过程中前者是金属向下
& M; x* z( p, ]$ z: J流动，而后者向外流动，但是就其原理来说是非常近似的，只是后者在成形时分体模象
整体模一样工作，而成形完成后分体模要分开，以利于凸模的上行，进行脱模，这是辅
/ u3 u! v0 A' A( K+ e1 F; B) }8 k助工作，但成形的主要工作原理是一致的，由也不影响对凹模的分模式铆接成形原理的
3 O$ I+ n! v$ m2 \" G$ Y+ Q4 q: d4 ]讨论，故可以取直壁凹模作为代表讨论无铆钉铆接的工作原理。
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1） 板料准备压入阶段
如图 2-3（a），在这个阶段先确定凸模复位到上止点，先把下板料平正的放入，使
5 ^: w' b. _& z, `: F1 ~) h要铆接的地方尽量对准凹模或凸模的轴心线，然后把上板料叠放在下板料上，也要注意
使要铆接的地方对准模具的中心。如果有自动定位装置则要把上、下板料叠放好后再启
动定位程序。
1 R" h& U& w* w3 I) v2） 无铆钉铆接前期成形阶段（弹性成形阶段和初始拉伸阶段）
2 ~; r( v0 c5 F" Q' [+ H如图 2-3（b），无铆钉铆接前期成形阶段包括初始压入的弹性阶段与初始拉伸成形
! {  b. L- E" e8 w3 N+ {阶段。板料初期压入阶段，为从凸模接触上板料开始,到上、下板料开始发生塑性弯曲为
3 o, x/ B' o* L% G8 B$ F% ]止。这一过程中,在凸模的推力作用下，上板料与凸模接触的板料部分也发生弹性弯曲变
- C: D& y, ^  ?: z+ ?/ n) z& W形现象，会导致在凸模端面圆角环面处受到的力最大，而由于板料上凹趋势导致在凸模
7 L7 W9 A5 `5 G: d3 E的中心受到的力较小。无铆钉铆接初始拉伸成形阶段是从上、下板料开始发生塑性变形
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4 W4 l) g* S. m. _. M, t起, 到下板料与凹模底部接触为止。在这个阶段，随着凸模的下行，上、下板料受到凸
! p9 c; W2 B* t* K9 C& S2 U; F模端面及圆角、凹模内侧面和凹模端面的作用, 在弹性变形和塑性变形的综合变形作用
7 [% x1 B8 e! W' `7 y% h5 q/ N8 j下形成上部轮廓。在无铆钉铆接的前期成形阶段,在与凸模圆角接触的上板料组织受凸模
和凹模的挤压,晶格被压缩,组织被强化，而且凸模开始压入上板料。无铆钉铆接初始成
形阶段和普通拉深相似, 不同之处是在无铆钉铆接形成阶段必须成形出压入上板料的凹
陷轮廓[31]。
3） 无铆钉铆接的板料金属向凹模凹槽流动的填充阶段
9 a& [2 Q/ q5 n0 u如图 2-3（c），在无铆钉填充阶段, 凸模继续下行,挤压上、下板料,直到凸模到达
: o5 w" v" a, Z  r" r7 Q5 N接近死点为止。在这一过程中,由于凹模的环形凹槽对下部材料的圆角处无约束力, 材
$ F3 M* T. A2 Q( Z9 a6 n' Y料首先在挤压力的作用下向环形凹槽处流动, 填充环形凹槽。随着环形凹槽充满的增多,
材料流向环形凹槽处的阻力逐步增大,而凹模最底部凹槽的阻力变得相对较小,上板料
中的材料开始同时推动下板料向凹模底部环形凹槽流动。在这一过程中, 由于无铆钉铆
: v. W& P. W# A' ~% [9 R接初始成形阶段形成了连接点的上部轮廓,且由于凸模是一个倒锥，这样倒锥对板料有
一个向下的压力。而且凸、凹模和上、下板料间的压力很大，导致摩擦力很大，这样材
% }& e, ], \# _, k- @料就不容易向上流动，材料只能向外流动,从而形成上、下板料相互咬合而连接在一起。
最后当凸模1 到达下死点时,无铆钉铆接接头完全成形。
1 Y. \% v! [: T0 R3 g8 `5 Y4） 墩锻保压阶段
如图 2-3（d），在墩锻保压阶段,模具应继续保持一定时间的防止板料回弹的压力,
, Q6 r8 t) p4 K$ s; h) [7 V  R% L使上、下板料充分填充环形凹槽并保证压无铆钉铆接接点完全定形。墩锻保压阶段控制
得好坏直接影响产品的合格率。从以上工艺过程分析可以看出, 无铆钉铆接是一种机械
连接, 它对材料的本来特性几乎没有损伤,反而在挤压作用下, 晶粒细化, 承载能力提
高。上、下板料相互咬合部分(即无铆钉铆接接点) 是由模具挤压而产生的,而且凹模内
的板料受到一个三向压力的作用，因此塑性变形时, 在压力的作用下 , 各组成部分形成
' r, H6 `/ u. w平滑过渡, 从而产生一个既无棱边又无毛刺, 且不存在很大应力集中的圆连接点, 所以
无铆钉铆接圆点具有极好的连接疲劳强度。而且在整个圆点成形过程中没有高温和化学
变化, 无论材料有无镀层、夹层或覆盖物, 都可保留其原有性能不受损伤。相对而言。
( w' d9 {. F/ H普通铆接和无铆钉铆接的受力反应性能基本相似, 但它需要额外钻孔，增加了工序，另
外, 需要额外投入铆钉等原材料, 也提高了产品的生产成本。且难以适应规模自动化化
- r' F2 [# [+ I, ]生产的需求, 且质量不稳定, 工序多, 劳动强度大[31]。
: Y) h9 d1 x; U+ c- b# p4 r5） 退模阶段
% P5 ^. T" m1 x7 q  b  ^* ]如图 2-3（e），在这个阶段凸模上行，由于凸模上是一个倒锥，那么脱模较为容易，
, S" `: o) P3 M+ i, Y+ z- x5 H只要凸模上行即可，然后把铆接好的板料取下来即可，如果是连接多点的自动化的铆接，
8 k1 Q; G+ L/ X' M( Z1 J) y# D那么先要使整个模具与被铆接板料脱离，然后自动移动板料或者模具，再进行新的铆接。
* q" S- M! i0 c: V; ]& L* |, q在以上成形的过程中被连接金属“流动”时，镀层和漆层也随之一起“流动”，故
对有镀层和漆层的板料进行连接后仍能保留其原有的防锈防腐特性。

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