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GENGXINSHIJIAN:2019-02-12

  随着汽车的发展和环境的要求,车身轻量化的追求,燃油消耗的限制,越来越多的全铝车身来到大家的视野,而对于全铝车身,无铆连接的应用也相对较多。

  一、TOX 工艺介绍

  通过专用的无铆连接模具在外力的作用下,迫使被连接材料组合在连接点处产生材料流动,形成一个相互镶嵌的塑性变形的连接过程,称为无铆连接,英文简称 TOX 或 Clinching,其是一种可塑性薄板的不可拆卸式点连接技术。

  无铆铆接应用图

  无铆铆接应用细节图

  无铆铆接断面图

  Tox连接分步图

  二、工艺过程

  无铆铆接具有一定的抗拉强度和抗剪强度。与点焊相比,费用可节省约 30%,无连接变形,静态连接强度约为点焊的 70%,动态疲劳强度高于点焊,过程有5个阶段。

  1、初压入:这一阶段,在凸模的挤压力作用下,上、下板料主要以弹性变形为主,并伴有少量塑性变形。

  2、初期成形阶段:在这一阶段,从开始到结束,随着凸模的下行。上、下板料受到推杆、凹模和凸模的约束,在弹塑性变形的共同作用下,形成上部轮廓。

  在初期成形阶段,圆点颈部圆角处组织由于受到凸模和凹模的挤压,晶格被压缩,组织被强化。同时,在凹模和推杆形成的环形凹槽处,由于对材料无约束 ,材料可以自由伸缩,使材料其余部分晶格几乎不发生变化,有利于圆点初步成形,并为塑性成形阶段的材料变形留下空间。

  板料在初期压入阶段、初期成形阶段和普通冲压相似,不同之处是在初期形成阶段只有圆点颈部圆角处晶格被压缩,组织被强化,形成了压铆连接圆点的上部轮廓。

  3、塑性成型阶段: 在这一阶段,由于圆点在初期成形阶段形成了上部轮廓,阻止了材料向上流动,使其只能沿 “最小阻力 ”的方向向环形凹槽和凹模侧面流动。

  材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;随着环形凹槽的逐步充满,流向环形凹槽的阻力逐步增大,当上部板料中的材料流向凹模侧面的阻力相对于环形凹槽较小时,上部板料中的材料开始同时挤向下部板料的侧面,直到凸模到达死点,圆点完全成型,形成类似于铆接的圆点,从而达到铆接的目的。

  4、保压阶段:模具继续保持一定时间的压力,能够起到材料充分填充、嵌套和完全定型的目的,并达到防止圆点回弹的作用。保压阶段控制的好坏直接影响产品合格率的高低。

  5、反压阶段:压铆连接通常用于产品外表面的壳体连接,不希望连接圆点有凸起,因此需要将圆点反冲压 1 次,将凸起压回去。反压时凹模用平砧座 ,凸模采用圆柱冲头。

  三、TOX 连接与点焊对比

  四、TOX 连接结构形式

  冲压圆点连接                       双点连接

  微型点连接                       SKB圆点连接

  SKB平点连接                     铆压圆点连接

  Vario型圆点连接

  冲压圆点连接可产生一个无棱边无毛刺的连接点不影响板件抗腐性能。

  双点连接可防止被连接工件相互转动,与单点连接比较明显增加连接强度,特别适合连接窄小法兰面的板件和有限的安装空间。

  微型点连接点经仅 1.5-2mm。可连接单板厚度 0.1-0.5mm 的金属板件。

  SKB 圆点连接通过特殊凹模,由固定部分及带有 4-6 个可动模瓣的运动部分构成,固定部分保证准确对中形成连接点,可动配件引导及约束连接点板件材料的流动成形。

  SKB 平点连接最大的特点就是另一侧为平,因为凸出对于实际设计生产具有一定影响。第一工序为先加工出一般 tox 连接圆点,第二序再用平点模具将凸起部分压回形成平点 (±0.1mm)连接点原有的高抗剪抗拉强度保持不变。

  铆压圆点连接特点在于将一个简单的圆柱铆钉挤压入两层板件的连接而形成,过程没有撕裂和剪断,构成一个高强度连接点。

  Vario 型圆点连接针对板厚差异过大,不可变形材料和可变形材料,金属和非金属之间的连接,凹模侧板件需预冲孔,可承受径向力和轴向力,可多点同时连接,工件需要精确定位。

  铆接过程中通过模具实现材料的变形达到连接的作用,但如果凸模陷入铝材,无法拔出应该怎么办呢?

  可以在模具上涂一层润滑油,这样可以解决模具粘连问题,还有一个方法,用50/50 的水和酒精喷雾,该法优点在于不影响以后着色处理,第三种方法是使用特殊形状的模具,根据需要进行磨光处理。

  五、结 语

  因为tox的连接强度限制,目前主要应用在车门、机盖、行李箱、门洞止口处,对于密封条的卡接也增加了难度,但 tox 为冷变形,不受材料限制,在钢铝混合车身和一些高端车上应用较多,在实际的生产和设计中具有较大的作用。(本文部分材料取自托克斯冲压设备公司)

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