CN104525822B - 一种利用实心锥销进行多斜度工件径向铆接的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用实心锥销进行多斜度工件径向铆接的方法，包括以下步骤：1)旋铆机的铆头设计；2)多斜度工件Ⅰ和多斜度工件Ⅱ的加工；3)多斜度工件Ⅰ和多斜度工件Ⅱ的固定及实心锥销的安装及加工；4)实心锥销位置的调整；5)对辗压变形后的实心锥销的两端进行机械加工，去除其凸出工件的材料。本发明设置了楔形垫板来调整工装组件的位置，保证实心锥销的小端能够经过铆头的辗压顺利填满锥形沉头孔，从而将多斜度工件Ⅰ和多斜度工件Ⅱ牢固地铆接在一起，解决了现有的高强度大直径的实心锥销连接工件时存在的技术问题。本发明操作简单，铆接效果好，适用于多斜度工件的铆接工作。

Description

一种利用实心锥销进行多斜度工件径向铆接的方法

技术领域

本发明涉及一种铆接加工方法，更具体地，涉及一种利用实心锥销进行多斜度工件径向铆接的方法。

背景技术

参照图1～图3，为一种多斜度工件的结构，该结构的顶端面与底端面沿左右方向存在夹角(即左右方向厚度逐渐变化)，其沿前后方向也存在夹角(即前后方向厚度逐渐变化)。多斜度工件上的锥孔的轴线与其顶端面和底端面并不垂直。

如果要在多斜度工件Ⅰ上采用铆接的方式连接多斜度工件Ⅱ，对于以上结构的铆接，有时需要采用高强度大直径的实心锥销来实现铆接，在铆接过程中必须控制变形量。

针对实心锥销直径大、材料强度高的特点，传统的铆枪铆接加热方法的铆接变形量大、加热使本体表面产生氧化皮，损伤材料性能，且劳动强度大，无法完成实心锥销铆接。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种利用实心锥销进行多斜度工件径向铆接的方法，其能将多斜度被铆件与其它被铆件铆接在一起，操作简单方便，铆接效果好。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种利用实心锥销进行多斜度工件径向铆接的方法，包括以下步骤：

1)旋铆机的铆头设计：铆头的材料选用Cr12MoV合金钢；铆头热处理方式为先淬火再回火处理，其中淬火处理为20min以内从室温升温至700～800℃并保温10～20min，继续升温至900～1100℃并保温15～25min，再升温至1100～1300℃并保温30～50min，然后空冷至室温；其中回火处理为20min以内从室温升温至300～400℃并保温70～90min后空冷至室温；此后对铆头进行机械加工后将其安装到旋铆机上；

2)多斜度工件Ⅰ和多斜度工件Ⅱ的加工：工件包括多斜度工件Ⅰ和多斜度工件Ⅱ；先将多斜度工件Ⅰ和多斜度工件Ⅱ固定连接在一起，然后机械加工出便于穿装实心锥销的锥孔，锥孔包括多斜度工件Ⅰ上的锥孔Ⅰ和多斜度工件Ⅱ上的锥孔Ⅱ，多斜度工件Ⅱ的上端在对应于锥孔Ⅱ的位置锪窝加工出锥形沉头孔，锥形沉头孔的顶端边线所在的平面为铆接限位平面；

3)多斜度工件Ⅰ和多斜度工件Ⅱ的固定及实心锥销的安装及加工：在旋铆机的工作台上放置工装组件，将多斜度工件Ⅰ和多斜度工件Ⅱ固定安装到工装组件上，使锥孔Ⅰ、锥孔Ⅱ及铆头的轴线同线；将实心锥销从锥孔Ⅰ和锥孔Ⅱ内穿过，实心锥销的小端凸出多斜度工件Ⅱ，然后用铆头辗压实心锥销的小端形成镦头并使镦头进入锥形沉头孔内；

4)实心锥销位置的调整：当镦头的顶端边缘与多斜度工件Ⅱ上的铆接限位平面接触时，暂停铆接，然后在工装组件底端安装楔形垫板，使铆接限位平面的法线与铆头的轴线平行，然后用铆头对实心锥销的小端的镦头继续进行辗压以将锥形沉头孔填满；

5)对辗压变形后的实心锥销的两端进行机械加工，将实心锥销凸出工件的材料去除。

优选地，步骤1)中对铆头机械加工的步骤是先车削加工，再人工时效处理，最后磨削加工。

优选地，步骤1)中铆头的铆接面的锥度为168～172°。

优选地，步骤3)中的工装组件包括底座及多个安装在底座上的用于对工件限位的夹具，所述夹具包括定位座，定位座向上安装有支架，支架上安装有用于与底座配合夹住工件的压块。

优选地，所述压块螺纹连接在支架上。

优选地，所述铆头每次对实心锥销的小端进行辗压的竖直方向进给量为0.5mm。

优选地，所述铆头每次对实心锥销的小端进行辗压的时间为45s。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本发明选择淬透性、热导性和加工性优良的合金钢Cr12MoV作为铆头的材料，采用对铆头先淬火再回火的方式进行热处理，使铆头在铆接条件下具有较高的强度、硬度和韧度；另外还设计一套了工装组件，用于将多斜度工件Ⅰ、多斜度工件Ⅱ固定在其上，以便于铆接；另外，还设置了楔形垫板来调整工装组件的位置，保证实心锥销的小端能够经过铆头的辗压顺利填满锥形沉头孔内，从而将多斜度工件Ⅰ、多斜度工件Ⅱ牢固地铆接在一起，解决了现有的高强度大直径的实心锥销连接工件时存在的技术问题。本发明操作简单，铆接效果好，适用于多斜度工件的铆接工作。

附图说明

图1～图3是本发明中多斜度工件在不同视角下的结构示意图；

图4是本发明中铆头的结构示意图；

图5是本发明中多斜度工件Ⅰ安装在工装组件上时的结构示意图；

图6是本发明中工装组件下方安装垫板后的结构示意图；

图7是本发明中实心锥销的轴线与铆头轴线平行时的示意图；

图8是本发明中铆接限位平面的法线与铆头的轴线平行时的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图8，一种利用实心锥销进行多斜度工件径向铆接的方法，包括以下步骤：

1)旋铆机的铆头1设计：铆头1的材料选用Cr12MoV合金钢；在铆接过程中铆头1承受着力载及摩擦磨损，因而要求它在铆接条件下具有较高的强度、硬度和韧度，合金钢Cr12MoV淬透性、热导性和加工性优良，高温强度较好且具有较高的冲击韧度和耐热疲劳。

合理的热处理参数设计是保证性能的关键。铆头1热处理方式为先淬火再回火处理，其中淬火处理为20min以内从室温升温至700～800℃并保温10～20min，继续升温至900～1100℃并保温15～25min，再升温至1100～1300℃并保温30～50min，然后空冷至室温；其中回火处理为20min以内从室温升温至300～400℃并保温70～90min后空冷至室温。

铆头1材料的硬度极高，为了提高加工效率，减少刀具磨损，节约加工成本，优先选择先车削加工，再人工时效处理，最后磨削加工的方式；机械加工完后再将铆头1安装到旋铆机上；

铆头1的外形结构是获得优质铆接墩头的关键。决定铆头1外形结构的参数主要有铆接面锥度θ＝168～172°，其总长度L＝120mm，铆接面直径D＝14.3mm。

2)多斜度工件Ⅰ2和多斜度工件Ⅱ3的加工：工件包括多斜度工件Ⅰ2和多斜度工件Ⅱ3；先将多斜度工件Ⅰ2和多斜度工件Ⅱ3固定连接在一起，然后机械加工出便于穿装实心锥销的锥孔，锥孔包括多斜度工件Ⅰ上的锥孔Ⅰ4和多斜度工件Ⅱ上的锥孔Ⅱ。多斜度工件Ⅱ的上端在对应于锥孔Ⅱ的位置锪窝加工出锥形沉头孔5，锥形沉头孔5的顶端边线所在的平面为铆接限位平面；锥形沉头孔5的形状决定实心锥销6与被铆件是否铆接后是否存在间隙，需保证被铆件锥形沉头孔5的锥度和深度。锥形沉头孔5的顶端边线所在的平面为铆接限位平面；

3)多斜度工件Ⅰ2和多斜度工件Ⅱ3的固定及实心锥销6的安装及加工：在旋铆机的工作台上放置工装组件7，将多斜度工件Ⅰ2和多斜度工件Ⅱ3固定安装到工装组件7上，让锥孔Ⅰ4、锥孔Ⅱ及铆头铆头1的轴线同线，此时铆接限位平面相对于水平面倾斜。

将实心锥销6从锥孔Ⅰ4和锥孔Ⅱ内穿过，实心锥销6的小端凸出多斜度工件Ⅱ3，保证实心锥销6的轴线与铆头1的轴线平行，然后用铆头1辗压圆台实心锥销6的小端形成镦头并使镦头进入锥形沉头孔5内；实心锥销6凸出多斜度工件Ⅱ3的长度决定铆接镦头的大小，影响铆接的外观质量，实心锥销6制作时需根据工件的厚度情况设计合理的长度。

铆钉选用中性面直径Ф8的莫氏0号锥销，单面90°沉头，材料为冷拉圆钢1Cr18Ni9TiФ10。要求铆接完成后垂直度不大于0.2mm，间隙不大于0.2mm，对称度不大于0.1mm。要满足以上形位公差，在铆接过程中必须控制铆接变形量。

4)实心锥销6位置的调整：当镦头的顶端边缘与多斜度工件Ⅱ3的铆接限位平面接触时，暂停铆接，然后在工装组件7底端安装楔形垫板76，使铆接限位平面的法线与铆头1的轴线平行，然后用铆头1对实心锥销6的小端的镦头继续进行辗压以将锥形沉头孔5填满。

5)对辗压变形后的实心锥销6的两端进行机械加工，将实心锥销凸出工件的材料去除。参照图8，实心锥销6的两端均凸出多斜度工件Ⅱ3，因此采用机械加工的方式，将实心锥销6的两端加工平整，使其两端的端面与多斜度工件Ⅱ3的上下两个表面平齐。

优选地，步骤3)中的工装组件7包括底座71及多个安装在底座71上的用于对工件限位的夹具72，所述夹具72包括定位座73，定位座73向上安装有支架74，支架74上安装有用于与底座71配合夹住工件的压块75，所述压块75螺纹连接在支架74上。

图5示出了多斜度工件Ⅰ2安装在工装组件上时的结构示意图，在多斜度工件Ⅰ2上安装多斜度工件Ⅱ3后，可以调整多斜度工件Ⅰ2和多斜度工件Ⅱ3的位置，使底座71配合夹住工件的压块75夹住多斜度工件Ⅰ2和多斜度工件Ⅱ3。

拧动压块75，可以调整压块75作用在多斜度工件Ⅰ2和多斜度工件Ⅱ3上的压力，以防止在铆接时多斜度工件Ⅰ2和多斜度工件Ⅱ3滑动而影响铆头1的正常铆接。

进一步，单次铆接行程和时间影响铆接质量和生产效率，因此需要严格控制单次铆接行程和单次铆接时间，铆头1每次对实心锥销6的小端进行辗压的竖直方向进给量为0.5mm，所述铆头1每次对实心锥销6的小端进行辗压的时间为45s。参照图7、图8，图中的箭头表示铆头1的进给方向。

径向铆接过程中，铆接力通过铆头1传递给实心锥销6，选择合适的材料是制作铆头1的关键。由于径向铆接是通过铆接力使得实心锥销6材料流动的过程，在铆接过程中铆头1承受着力载及摩擦磨损，因而要求它在铆接条件下具有较高的强度、硬度和韧度。铆头1的外形结构是获得优质铆接墩头的关键，铆接工艺参数是保证铆接效率的关键。

以下通过三个实施例来介绍铆头1的热处理过程。

实施例1

铆头1的淬火流程为：20min内从室温升温至700℃——保温10min——升温至1100℃——保温25min——升温至1100℃——保温30min——空冷至室温出炉；回火流程为：20min内从室温升温至300℃——保温70min——空冷至室温出炉。

实施例2

铆头1的淬火流程为：20min内从室温升温至800℃——保温15min——升温至900℃——保温18min——升温至1300℃——保温50min——空冷至室温出炉；回火流程为：20min内从室温升温至400℃——保温80min——空冷至室温出炉。

实施例3

铆头1的淬火流程为：20min内从室温升温至750℃——保温20min——升温至1000℃——保温15min——升温至1200℃——保温40min——空冷至室温出炉；回火流程为：20min内从室温升温至350℃——保温90min——空冷至室温出炉。

以上三个实施例制作出来的铆头1均能应用于旋铆机上对实心锥销6进行铆接。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种利用实心锥销进行多斜度工件径向铆接的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)旋铆机的铆头设计：铆头的材料选用Cr12MoV合金钢；铆头热处理方式为先淬火再回火处理，其中淬火处理为20min以内从室温升温至700～800℃并保温10～20min，继续升温至900～1100℃并保温15～25min，再升温至1100～1300℃并保温30～50min，然后空冷至室温；其中回火处理为20min以内从室温升温至300～400℃并保温70～90min后空冷至室温；此后对铆头进行机械加工后将其安装到旋铆机上；

2)多斜度工件Ⅰ和多斜度工件Ⅱ的加工：工件包括多斜度工件Ⅰ和多斜度工件Ⅱ；先将多斜度工件Ⅰ和多斜度工件Ⅱ固定连接在一起，然后机械加工出便于穿装实心锥销的锥孔，锥孔包括多斜度工件Ⅰ上的锥孔Ⅰ和多斜度工件Ⅱ上的锥孔Ⅱ，多斜度工件Ⅱ的上端在对应于锥孔Ⅱ的位置锪窝加工出锥形沉头孔，锥形沉头孔的顶端边线所在的平面为铆接限位平面；

3)多斜度工件Ⅰ和多斜度工件Ⅱ的固定及实心锥销的安装及加工：在旋铆机的工作台上放置工装组件，将多斜度工件Ⅰ和多斜度工件Ⅱ固定安装到工装组件上，使锥孔Ⅰ、锥孔Ⅱ及铆头的轴线同线；将实心锥销从锥孔Ⅰ和锥孔Ⅱ内穿过，实心锥销的小端凸出多斜度工件Ⅱ，然后用铆头辗压实心锥销的小端形成镦头并使镦头进入锥形沉头孔内；

4)实心锥销位置的调整：当镦头的顶端边缘与多斜度工件Ⅱ上的铆接限位平面接触时，暂停铆接，然后在工装组件底端安装楔形垫板，使铆接限位平面的法线与铆头的轴线平行，然后用铆头对实心锥销的小端的镦头继续进行辗压以将锥形沉头孔填满；

5)对辗压变形后的实心锥销的两端进行机械加工，将实心锥销凸出工件的材料去除。

2.根据权利要求1所述的一种利用实心锥销进行多斜度工件径向铆接的方法，其特征在于：步骤1)中对铆头机械加工的步骤是先车削加工，再人工时效处理，最后磨削加工。

3.根据权利要求1所述的一种利用实心锥销进行多斜度工件径向铆接的方法，其特征在于：步骤1)中铆头的铆接面的锥度为168～172°。

4.根据权利要求1所述的一种利用实心锥销进行多斜度工件径向铆接的方法，其特征在于：步骤3)中的工装组件包括底座及多个安装在底座上的用于对工件限位的夹具，所述夹具包括定位座，定位座向上安装有支架，支架上安装有用于与底座配合夹住工件的压块。

5.根据权利要求4所述的一种利用实心锥销进行多斜度工件径向铆接的方法，其特征在于：所述压块螺纹连接在支架上。

6.根据权利要求1所述的一种利用实心锥销进行多斜度工件径向铆接的方法，其特征在于：所述铆头每次对实心锥销的小端进行辗压的竖直方向进给量为0.5mm。

7.根据权利要求1所述的一种利用实心锥销进行多斜度工件径向铆接的方法，其特征在于：所述铆头每次对实心锥销的小端进行辗压的时间为45s。