铆接技术原理与工艺特点

关于铆接技术

一、

铆接技术原理与工艺特点

常见的铆接技术分为冷铆接和热铆接，冷铆接是用铆杆对铆钉局部加压，并绕中心连续摆动或者铆钉受力膨胀，直到铆钉成形的铆接方法。冷铆常见的有摆碾铆接法及径向铆接法。摆碾铆接法较易理解，该铆头仅沿着圆周方向摆动碾压。

而径向铆接原理较为复杂，它的铆头运动轨迹是梅花状或者说是以圆为中心向外扩展的，铆头每次都通过铆钉中心点。冷铆接最常见的铆接工具有铆接机，压铆机，铆钉枪和铆螺母枪，铆钉枪和铆螺母枪是最常见单面冷铆接所用的工具。这是冷铆接工艺中最具代表性的冷铆接方法，因为使用方便，也只需在工件的一侧进行铆接，相对双面铆接的铆钉锤来说更方便。

就两种铆接法比较而言，径向铆接面所铆零件的质量较好，效率略高，并且铆接更为稳定，铆件无须夹持，即使铆钉中心相对主轴中心略有偏移也能顺利完成铆接工作。而摆碾铆接机必须将工件准确定位，最好夹持铆件。然而径向铆接机因结构复杂，造价高，维修不方便，非特殊场合一般不采用。相反地，摆碾铆接机结构简单，成本低，维修方便，可靠性好，能够满足90％以上零件的铆接要求，因而受到从多人士的亲睐。此外，利用摆碾铆接的原理，还可以制造适宜于多点铆接的多头铆接机，在现代工业生产中有其独特的优势。

热铆接是将铆钉加热到一定温度后进行的铆接。由于加热后铆钉的塑性提高、硬度降低，钉头成型容易，所以热铆时所需的外力比冷铆要小的多；另外，在铆钉冷却过程中，钉杆长度方向的收缩会增加板料间的正压力，当板料受力后可产生更大的摩擦阻力，提高了铆接强度。热铆常用在铆钉材质塑性较差、铆钉直径较大或铆力不足的情况下。

冷铆接法是以连续的局部变形便铆钉成形，其所施压力离铆钉中心越远越大，这恰恰符合材料变形的自然规律。因此，采用冷铆接技术所需设备小，节省费用。能提高铆钉的承载能力，强度高于传统铆接的80%。铆钉材料具有特别好的形变性能，铆杆不会出现质量问题，寿命较高，同时，只要改变铆头（不同的接杆和不同的铆接配件铆螺母铆钉等）的形状，就可以铆接多种形状。

二、

按工作方式分，铆接可分为手工铆接和自动钻铆。手工铆接由于受工人熟练程度和体力等因素的限制，难以保证稳定的高质量连接。而自动钻铆是航空航天制造领域应自动化装配需要而发展起来的一项先进制造技术。自动钻铆技术即利用其代替手工，自动完成钻孔、送钉及铆接等工序，是集电气、液压、气动、自动控制为一体的，在装配过程中不仅可以实现组件溅部件)的自动定位，同时还可以一次完成夹紧、钻孔、送钉、铆接／安装等一系列工作。它可以代替传统的手工铆接技术，提高生产速率、保证质量稳定、大大减少人为因素造成的缺陷。随着我国航空航天产业在性能、水平等方面的不断提高，在铆接装配中发展、应用自动钻铆技术，己经势在必行。具体原因如下：

(1)自动钻铆技术减少操作时间。

①减少成孔次数，一次钻孔完成；

②自动夹紧，消除了结构件之间的毛刺，节约了分解、去毛刺和重新安装工序；

③制孔后在孔边缘的毛刺可以得到控制：

④送钉、定位、铆接。

(2)自动钻铆机提高制孔质量。

①制孔孔径公差控制在士0．015mm之内；

②内孔表面粗糙度最低为Ra3．2urn；

③制孔垂直度在士0．50以内；

④制孔时结构件之间无毛刺，背部毛刺控制在0．12ram之内；

⑤孔壁无裂纹。

(3)与手工铆接相比，在成本上有大幅度降低，通过比较人工与自动钻铆机安装相同数量的紧固件，所耗费的工时上，可以看出，对于大量同种类的紧固件的安装，自动钻铆机可以节约的工时成倍数增长。

此外，在增加一些附件后，自动钻铆机还能安装干涉型高锁螺栓、环槽钉等，也可对无头铆钉进行干涉配合铆接，从而提高铆接结构疲劳性能。据统计，70％的飞机机体疲劳失效事故起因于结构连接部位，其中80％的疲劳裂纹发生于连接孔处，可见连接质量极大地影响着飞机的寿命。为确保铆接质量，设计时应考虑使自动钻铆获得最大限度的使用。其次，在大批量生产中提高生产效率也是采用自动钻铆技术的一个重要原因。

目前，自动钻铆技术已经在世界上所有的大飞机制造公司得到广泛运。以美国格鲁门NGCAD公司为例，在波音757尾段机身48段双曲度壁板壁板均采用了自动钻铆技术，占了整个装配铆接工作量的85％。

铆接机：按铆接原理分：有冲压式、径向式、摆辗式、滚压式；按结构形式分：有立式机型、台式机型、卧式机型、落地式机型、悬挂式机型；按系统驱动类型分：电动式机型、液压式机型、气压式机型。

铆接机的使用面很广，可应用各种所需铆接的工艺场合，下面介绍一些主要的应用范围：

(1)可铆接的材料：除了可铆接碳钢铆钉外，还可以铆接中碳钢及不锈钢铆钉，当然铜、铝铆钉更是在铆接范围之列。

(2)可铆接的形状：只要改变铆头的形状，就能铆接成各种形状，此外，径向铆接机还可以用于压印、压花和打标。

(3)径向铆接机还可实现在玻璃、塑料、陶瓷上的铆接。

应用行业：铆接工艺可广泛用于纺织器材、低压电器、钢制家具、建筑五金、精密机械、五金工具、汽车、摩托车配件等众多行业，特别是在汽车门锁、门铰链、化油器、刮水器、合器、后门撑杆、玻璃升降器、手制动器、摩托车减器、转向球接头等汽摩配件行业中应用更为广泛。

旋铆机的分类和优缺点，铆接机分类，旋铆机我们分为二大类，主要是根据铆接能力作区分依据的，一种为气动旋铆机。另一种为液压旋铆机。

气动旋铆机的优点是：铆接速度快，占地空间小，多为台式结构，功耗小，操作无油类污染，噪声低

缺点：最大铆压能力以低碳钢为标准，最大只能铆到直径12mm.

液压铆接机的优点是：铆接能力强，可以达到直径25mm

缺点：速度慢,效率低。

三、电热铆接设备的工作原理及特点

电热铆接设备的节能措施,电热铆接设备的工作原理及特点,电热铆接是刺用电漉通过铆接件时产生的电阻热作为热源加热铆接件，使其达到塑性状态或局部溶化状态，同时对钾接件麓加压力使之产生塑性变形，而形成{-接接头的一种工艺方法．电热镑接主要特点是接头可靠、生产车高、易于实现机糖化和自动化、噪声小、生产成本低等。因此，在许多行业中得到了推广应用．其电热钾接工作原理和等效电路如图1和囤2所示。

四、电磁铆接的工作原理和工艺要求

电磁铆接的工作原理和工艺要求,电磁铆接实质上是先在电容器中存储能量，然后通过线圈放电将电容器中存储的电能转换为机械能，完成铆钉的塑性变形。电容器存储的能量为：

= CU式中：c一电容器组总电容；电容器充电电压。

要完成铆钉的铆接，铆接设备储存的能量一般须达十多个千焦耳。要降低铆接电压，则必须提高设备的总电容。通过分析，最终选用了20个额定电压450V，额定电容4600~F 的可充放电电解电容器，不但达到了降低电压的目的，同时使设备体积大幅度减小。

铆接工作一般由两个工人分别持铆枪和顶铁同时锤击铆钉来完成。往往由于结构开敞性差，两名操作者不得不通过敲击结构或大声喊叫来传递信息，工作效率低，而且容易出错。为解决这个问题，控制系统中专门增加了信息传递功能。在铆枪和顶铁的手柄上增加红、绿、蓝三种颜色的指示灯，以此代替传统的对话方式。铆接过程如下：当铆枪操作者按下充电按钮进行充电时，铆枪和顶铁上的“充电”红灯亮；当充电到设定值后，铆枪和顶铁上的“充电到”黄灯亮；持顶铁者做好准备时按下准备按钮，此时铆枪上的“准备”绿灯亮，持铆钉枪者明白此时可以进行铆接，按下铆接按钮即可完成铆接工作。如果持顶铁者没有做好准备，即使持铆枪者按下铆接按钮也不能进行铆接。采用这种对话系统不但可以解决不开敞部位铆接工作时对话不方便的问题，还防止误操作损伤工件，并可显着提高铆接效率。

电磁铆接技术由于具有能实现较均匀的干涉配合连接（连接疲劳寿命高）、低噪声和低振动、效率高、适用于钛合金和复合材料结构及大直径厚夹层结构铆接、动力头轻巧和易于实现自动化、适用于干涉螺栓和环槽钉安装等优势，已在国外广泛应用。

五、铆接装配过程中的压铆力分析

铆接装配过程中的压铆力分析，压铆力分析，为成型过程中压铆力的变化曲线。由分析结果可见，有限元数值模拟过程中的压铆力数值和实验过程中得到的压铆力数值同有很好的一致性，最大误差值在3％以内，说明数值模拟方法可以有效的分析铆接成型过程，其分析结果是可靠的。

残余应力，在铆接成型后，铆钉枪，铆钉和被连接件上有残余应力，残余应力的存在可有效的提高连接的寿命和强度。残余应力的大小和铆钉的高径比、钉杆和孔径的间隙大小、被连接厚度等因素有关。

在钉杆中心位置和镦头靠近下连接件处的残余应力较大，主要是因为成型部位受到周围材料的挤压，应力无法释放。被连接件上的残余应力随着距离钉杆中心的距离的增大而逐渐减小。

上下两块被连接件的应力分布基本相同。

塑性变形，只有铆钉发生了塑性应变，而被连接件没有塑性应变。铆钉的塑性应变主要集中在镦头部分，而且越靠近镦头的中心部位，塑性变形越大。在钉杆圆柱面和圆锥面的交界处也出现了塑性变形。

交变载荷试验表明该处容易发生疲劳破坏，为了提高抗疲劳破坏的能力，在这一部位要采取特别的措施，对钉杆进行相应处理，对连接部位的孔周需进行强化处理