機械閥在薄板類零件鉚螺母工序上的應用

李俊

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變，工業(yè)結(jié)構(gòu)也進行升級，作為工業(yè)的代表，汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。汽車類焊接夾具也在更新?lián)Q代，以前是氣動、電動、電氣混合型夾具，現(xiàn)在出現(xiàn)三維柔性焊接夾具、機器人焊接系統(tǒng)等夾具類型，極大地方便了產(chǎn)品線的更新?lián)Q代和企業(yè)的需求。我們也在對以前的夾具加裝配件，讓其具有柔性多功能。文章所使用的機械閥是焊接夾具上常用的部件，它可以根據(jù)產(chǎn)品不同的需求發(fā)揮不同的作用。如今，薄板類零件如汽車天窗門框類基本上都是鉚接，文章主要介紹機械閥在拉鉚工序上的氣路原理及氣動鉚螺母槍的使用。

【關(guān)鍵詞】機械閥;夾具氣路系統(tǒng);拉鉚技術(shù)及工具;夾具發(fā)展

【中圖分類號】TH131 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）11-0083-03

0 引言

隨著科學技術(shù)的不斷進步，汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展，人們對汽車這類交通工具也更加注重其美觀的外表和產(chǎn)品質(zhì)量。汽車焊接夾具也在不斷提高其工藝和應用多元化，隨著車型的不斷變化，從夾具成本考慮，為了滿足主機廠顧客的需求，我們在創(chuàng)造新夾具的同時，也可以對現(xiàn)有夾具進行創(chuàng)新。機械閥是一種夾具常見的輔件，也從以前的按鈕機械閥發(fā)展成有杠桿機械閥、滾輪機械閥，這也讓我們有了更多的選擇。

1 機械閥的工作原理

本文采用的是“亞德客”CM3R-06滾輪杠桿型機械閥。亞德客公司在國內(nèi)和國際上是知名的氣動器材大型企業(yè)。亞德客公司向客戶提供的主要產(chǎn)品有氣動控制元件（如流量控制閥與方向控制閥）、氣動執(zhí)行元件（如標準氣缸與迷你氣缸）、氣動輔助元件（如氣動三聯(lián)件）等?！皝喌驴汀盋M3R-06有著以下優(yōu)點：①截止式結(jié)構(gòu)，密封性好，換向靈活，無需加潤滑油。②多位置安裝，安裝使用方便。{3}控制頭為金屬材料，壽命長，穩(wěn)定可靠。焊接夾具上的氣缸、氣閥絕大部分使用的都是亞德客公司的產(chǎn)品。結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

從結(jié)構(gòu)上看，它運用了簡單的杠桿原理，當有物體使得滾輪產(chǎn)生垂直方向向下的位移（根據(jù)說明書上位移公差為3～4.8）時，就能使P和A連通，否則P不能通向A，本文介紹的是在鉚螺母工序上的應用，所以為了配合機械閥工作，我們在安裝它的支基旁安了“F”形的連接板，連接板上配了插銷和彈簧，還有彈性鎖緊墊圈，插銷頂部圓心處做一個小圓弧坑，方便鉚螺母時螺母定位，到時拉鉚時不至于打斜。拉鉚時鉚釘頂插銷，插銷底部便會頂向機械閥滾輪通過杠桿原理使機械閥工作。拉鉚完畢拿出工件時，彈簧和墊圈使插銷復位，便可拉鉚下一件工件。機械閥氣路圖如圖2所示。

簡單地說，這個機械閥是二位三通閥，有2個位置、3個氣口（工作口A、進氣口P、排氣口R），它有兩種，本文用的是常閉，即原始位置P自己封住，A通R。換向后，變成P通A，R自己封住。

2 夾具氣路系統(tǒng)的組成

2.1 氣路系統(tǒng)主要元器件

焊接夾具傳動系統(tǒng)一般由4個部分組成。①產(chǎn)生氣壓的裝置（如空氣壓縮機），它的作用是將機械能轉(zhuǎn)換成氣體的壓力能，簡單來說，它是由電動機驅(qū)動壓縮機，帶動連桿往復運動，使得腔體內(nèi)容積產(chǎn)生變化。②控制部分裝置（如壓力閥、流量閥、方向閥），它的作用是控制和調(diào)節(jié)空氣的壓力、流量和方向，是焊接夾具的靈魂，有了它夾具就出現(xiàn)了多種用途。③能量輸出裝置（如氣缸），它通過氣管接頭將氣體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，以便使與氣缸相連的夾緊臂實現(xiàn)如定位、夾緊的作用。④輔助裝置（如氣管，氣動三聯(lián)件，導向裝置），它們通過在工作臺上與控制裝置和輸出裝置相連后起到連接、過濾、潤滑、減小噪音、輔助定位工件等作用。

2.1.1 氣缸

氣缸是將氣體的壓力能變?yōu)闄C械能的裝置。在氣壓傳動系統(tǒng)中，它通過輸出能量來驅(qū)動夾緊機構(gòu)、定位機構(gòu)。

平常，我們使用的氣缸是由缸筒、密封件、活塞、活塞桿、端蓋組成的。通過查閱《簡明機床夾具設(shè)計手冊》了解到氣缸按活塞結(jié)構(gòu)可分為活塞式氣缸與膜片式氣缸;按安裝方式可分為固定式氣缸、擺動式氣缸與回轉(zhuǎn)式氣缸;按氣體作用力方向可分為單向作用氣缸與雙向作用氣缸;具體看夾具的功能來使用。

對于汽車焊接夾具，采購氣缸時一般根據(jù)場地和夾具大小及是否干涉操作綜合考慮，例如用于連接夾頭進行開夾和關(guān)夾的操作，采用擺動式單向作用氣缸比較多，如亞德客公司的標準氣缸、華通公司QGS系列。但夾持卡扣零件或支架類的小零件不能使用標注氣缸，因為它有緩沖，而且夾緊力大，占地方，這時我們可以選薄型氣缸，例如亞德客公司的SDA32X系列。

2.1.2 氣閥

氣閥按其功能可分為壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥三大類。壓力控制閥可以分為以下幾類：①調(diào)壓閥，一般裝在分水濾氣器與油霧器之間，使通過它的空氣含水分少，且不含油分。②安全閥，在一般汽車焊接夾具里使用較少，不予敘述。③順序閥，相當于順序一、順序二……控制氣缸順序動作，一般在使用端附近，方便操作工使用。④卸荷閥，續(xù)壓器供氣致使壓力高于調(diào)定值時，通過卸荷閥排氣，使氣源卸荷，蓄壓器穩(wěn)定。

對于汽車焊接夾具使用的順序閥關(guān)夾綠色按鈕、開夾紅色按鈕，注意備注工序，否則操作工極易誤操作，這是經(jīng)常容易忽視的問題。順序開關(guān)的安裝位置最后在工作臺上確認，生搬硬套容易干涉夾具或?qū)е虏僮鞴な褂貌环奖恪?/p>

2.1.3 輔助元件

焊接夾具上常見的輔助元件如氣動三聯(lián)件，就是上文所述的分水濾氣器、調(diào)壓閥、油霧器組成的，這都是現(xiàn)成的直接買一套就行，密封性也比較好。氣管接頭有螺紋接頭和彈簧卡套接頭、快速接頭。以前用得較多的是螺紋接頭，但后來發(fā)現(xiàn)操作工焊接時焊鉗極易碰對導致其損壞，拆裝麻煩，使用久后也會有不同程度的漏氣現(xiàn)象。現(xiàn)在使用彈簧卡套和快速接頭連接可靠，裝拆方便，可大量采購，不生銹，易儲存。

2.2 氣路系統(tǒng)

2.2.1 氣路回路

任何復雜的氣動控制系統(tǒng)，都是由一些具有特定功能的基本回路組合而成的。氣動控制系統(tǒng)的設(shè)計方法可歸納為兩大類：直觀組合法和邏輯分析法。直觀組合法是按照夾具作業(yè)順序的要求，利用基本回路和常用回路，考慮自鎖、互鎖、啟動、急停、復位、延時等要求，適當加以組合滿足顧客要求的控制回路。邏輯分析法比較復雜，它是把整個焊接線的夾具的所有動作分為一系列模塊，每個模塊有一個名稱，所有模塊的氣控集合在邏輯控制箱里。

本文介紹的控制回路是一種串聯(lián)的方法，每一個拉鉚的位置配一個機械閥，用氣管連接起來，最后排氣口與開夾控制閥相連，這樣便實現(xiàn)了開夾的同時，零件也會被插銷升起來。由于此處只涉及拉鉚氣路，因此省略其余回路，氣路圖如圖3所示。

2.2.2 氣路系統(tǒng)的故障檢查與維修

氣路系統(tǒng)的故障原因有很多，例如：①元件加工、裝配不良。零件裝錯、裝反，螺釘擰緊時用力過大造成卡死。②對元件的性能和功能了解不夠，導致出圖設(shè)計回路時出現(xiàn)錯誤。③圖紙交接給裝配工時沒交代清楚，導致安裝不符合要求。④元件損壞或老化，維護管理不善。

氣路系統(tǒng)的維修有2種方法：①經(jīng)驗法，依靠夾具維修者的實際經(jīng)驗，通過看和聽鎖定問題部位，運用合適的手段解決問題。經(jīng)驗法主要看夾具維修者的經(jīng)驗，老師傅一般很快便會找到問題，然后對癥下藥，經(jīng)驗不足的維修者只能慢慢摸索，但有時即使是老師傅對于故障處理也存在一定的局限性，而且不一定能完美解決。②推理分析法，利用邏輯推理，從進氣到開關(guān)按鈕，再到氣缸動作，最后開夾取零件完成一整套流程，在這過程中，一項一項排除故障因素，最后找到問題的所在。因為對夾具演示過一遍，所以解決方案也會比經(jīng)驗法更有說服力，也更完美。

3 鉚接技術(shù)及拉鉚工具

3.1 鉚接技術(shù)

鉚接技術(shù)實際上是一種對零部件進行成型或者固定的技術(shù)，通過液壓或者氣壓設(shè)備，其鉚頭接觸到板材或零件時會產(chǎn)生壓力使需要連接的零件部位連接起來。對比焊接，鉚接容易控制變形，產(chǎn)品質(zhì)量好控制，而且現(xiàn)在的鉚接工藝也是多元化的，既要考慮產(chǎn)品的成本又要選擇適合的鉚接工藝，正因為鉚接技術(shù)的常用性，所以一輛小轎車上60%的零件和材料都需要鉚接。鉚接技術(shù)的分類：直向沖壓鉚接、自動送釘鉚接、無鉚釘鉚接。

本文使用的工藝是拉鉚螺母，簡稱鉚螺母。該工藝的出現(xiàn)是因為對于薄板類和薄管類零件焊接時容易焊溶、焊穿，而且焊渣容易濺射在螺桿上或螺母內(nèi)螺紋里造成裝配上的困難。汽車多使用封閉平頭全六角拉帽，沖壓件上也會有沖壓好的六角孔，這時使用氣動鉚螺母槍便能完成作業(yè)。

3.2 拉鉚工具

拉鉚工具分類：按用途分為鉚釘槍、鉚螺母槍;按動力源分為手動工具、氣動油壓工具、液壓工具、電動工具等。

拉鉚有工具確實很方便，但是一把工具價格動輒幾千元，像進口的鉚螺母槍價格上萬元。下面介紹在沒有工具的情況下怎么鉚螺母。在產(chǎn)品質(zhì)量檢查時，偶爾會發(fā)生一兩顆螺母漏鉚的情況，這時去申請用一把螺母槍也比較麻煩，用內(nèi)六角扳手也能實現(xiàn)鉚螺母，而且該工具也常見。我們除了要準備內(nèi)六角扳手，還要準備一顆比拉帽長的M6內(nèi)六角臺階螺桿（本文是針對汽車鉚螺母孔，它們一般是M6的）。把臺階螺桿扭進拉帽里一直扭，因為拉帽是內(nèi)六角的，無法轉(zhuǎn)動，就會向零件側(cè)壓縮變形，這樣也能達到鉚螺母的效果。

3.3 “斯威特”氣動拉鉚螺母槍使用心得

本文是在薄板上拉鉚螺母，首先根據(jù)螺母直徑選定鉚槍頭，然后將螺母穿入鉚槍頭（注意不要把螺母放到螺母孔再用槍頭壓下去，避免打歪和損壞槍頭，公司使用的是“斯威特”），把槍頭對好螺母孔，按穩(wěn)后按住開關(guān)，這時鉚槍頭依靠壓縮空氣產(chǎn)生的向后拉力，使螺母凸臺上端由于空氣壓縮變形緊緊貼住薄板工件，這時螺母便牢牢固定在薄板上。氣動拉鉚螺母槍屬于貴重物品，平時做好檢查，使用時先上些潤滑劑，可以延長其使用壽命。

4 焊接夾具未來的發(fā)展

汽車焊接夾具未來的市場廣闊，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的不斷推進，以后還會呈現(xiàn)出多元化的景象。但是萬變不離顧客的需求，夾具的設(shè)計要符合以下要求：①必須滿足顧客生產(chǎn)綱領(lǐng)，也就是生產(chǎn)節(jié)拍（包括操作工裝配零件的時間、夾具夾緊的時間、焊接時間、夾具打開的時間、工件搬運的時間）。②焊接零件的關(guān)鍵部位及其定位，因為夾具定位方式很多種，夾緊方式也很多種，在設(shè)計時要考慮下一序的定位和白車身總成上的定位，做到基準統(tǒng)一，從而提高零件質(zhì)量。要是誤差累計過大，后面工序很難調(diào)整，后期極易造成孔偏和超邊。夾具成本方面肯定也會與顧客對零件的定價掛鉤，只能在性能上和柔性上下功夫，凸顯出夾具的性價比讓顧客選擇。綜上所述，汽車焊接夾具的未來其實離不開汽車行業(yè)的推動，只有汽車行業(yè)產(chǎn)品實現(xiàn)多元化、精密化，汽車焊接夾具才能向著多元化、智能化、柔性化的方向發(fā)展。本文結(jié)合工作實踐介紹了一些經(jīng)驗，為夾具設(shè)計者提供思路和參考。

參 考 文 獻

[1]馬松.工裝夾具設(shè)計的思考[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2014（1）：11-14.

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[3]朱耀祥，普林祥.現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[4]胡憶溈.實用鉚工手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2012.