TOX铆接工艺在空调钣金零件加工中的应用分析

岳 磊

（青岛海尔机器人有限公司，山东 青岛 266426）

在外界力量的作用之下和在连接组合材料的作用之下，专门用于无铆连接模具能够在连接点的地方出现材料变化。在一段时间之后，这一个相互镶嵌的材料变化的连接程序，有一个专有名词叫做无铆连接，它的英文简称 TOX 或 Clinching，其是一种可塑性薄板的不可拆卸式点连接技术。TOX铆接工艺它借助了机械挤压原理，促进板材流动，形成铆点，进而可靠的连接了板材。除此之外，这一种工艺，不但改变了其工作环境，同时还为了工作质量提供了重要保证。不仅如此，这一种工艺还提高了能源的利用率和作业效率，并且实现自动化等优势。这种工艺的出现正好弥补了电阻点焊工艺的不足和缺陷[1-3]。

1 工艺类型

1.1 传统的连接工艺

在当前的科学技术条件之下，对于加工空调钣金零件，在大部分状况之下，都会使用到电阻电焊机，通过这一种设备进行加工点焊。此工艺的工作的科学理论就是位于电力两极的焊件，在压力的作用之下，将其压紧。在此之后，焊接部位之后将会受到来自阻焊变压器输入的巨大的焊接电流。与此同时，处在焊机接触面部位上将会变成确实存在的物理接触点。除此之外，在各种能量的作用之下，比如说热能与塑变能等，接触部位的原子会被激活，经过一段时间不断的加热之后，原子会变为一个熔化的熔核。

以这种传统的加工方式电阻电焊为例子，当前还存在了很多的缺陷和不足，比如说，焊点对于板材表面的镀锌层有破坏作业，进而致使板材的表层上面会留下焊渣。此外，焊点的外形不符合人们的审美标准，从而会降低顾客 的满意度且难以满足市场的需求，同时导致商品滞销。焊点的作业环境恶劣，在进行焊点的过程之中，会出现有火花飞溅的情况，而且过久的时间的焊点，或者是保持过近的距离与工作人员的话，这样对于工作者们的身体健康会产生极其严重的不良影响，比如说，飞溅的火花会烧伤皮肤，近距离与焊点接触会影响眼睛的视力等问题。电阻电焊严格的要求设备参数的标准，与此同时，工作者们有必要基于不一样的板材对于设备的参数进行相应的调整。除此之外，点焊的电极非常容易发生氧化反应，所以在这种条件下，每一次点焊的焊点达到一定程度，就很有必要打磨处理好点焊电极。此外，在打磨时一定要高度的重视，因为打磨电极的成效对于产品的质量会有直接的作业。一旦工作人员的专业能力没有专业标准的话，将会无法确保点焊质量的稳定性和安全性。由于不稳定且不安全的点焊质量，所以对于在进行点焊作业时，对于相应的对于从事该方面的工作人员的专业能力会随之提高，导致生产的全自动化难以实现[4-10]。

1.2 TOX铆接工艺

TOX铆接工艺借助了机械挤压原理，促进板材流动，形成铆点，进而可靠的连接了板材。TOX铆接工艺是在气液增力缸的作用下，获得了动力，进而促进 凸模向下冲击压紧，同时凹模内被挤进了相应的连接板材。挤压作用在进一步的时候，凸模 侧的板件材料挤压凹模侧材料，凹模内的材料在不断地流动变形。像这样的情况，将会出现一个TOX 连接圆点，它不仅没有棱边，而且没有毛刺。针对有的钢板既有漆层，又有镀锌层，由于漆层和镀锌层的存在，会相应的流动变化，但是不会受到损害。因此，钣金的抗腐蚀性能不会受这个连接点的影响。

TOX铆接工艺，它更有显著的优势。比如说，应用TOX铆接工艺，挤压其 连接位置的材料，冷作硬化不仅可以提高连接处材料的机械性能，而且还不会破坏和撕裂材料，工作环境好，铆接过程采用机械成型，没有环境和噪声污染，对员工不造成负面影响;自动化程度高，可以同时连接一个点或多个点，还可对连接强度进行无损检测，对连接质量进行无损评估，并可引入自动线;TOX铆接单点连接的静态连接强度为点焊的70%，双点连接(可以在一道工序内加工形成)的静态连接强度与点焊相等，疲劳连接强度比点焊高，连接的承载能力与受载方向无关，而且连接在受剪切和受拉力作用时的承载性能相同;产品质量好，可以采用模具，零件连接处无毛刺，外观美观，变形几率非常低;能耗低，较节能，无环境污染;防腐性能优于点焊，无镀层材料的锈蚀。

随着TOX铆接技术日益成熟，该技术在空调制造业的应用开始增多，并逐渐取代传统的电阻焊方法应用于底盘、后板等组件连接生产中。与此同时，没有集中点应力 ，动态的疲劳强度高。TOX铆接工艺这是一种由于机械模具冲压而形成的类型，由此可见，铆点成型的具有非常好的一致性和质量的安全性和稳定性。除此之外，TOX铆接工艺的作业环境非常的舒适，并且在连接的过程中，不会出现焊渣和火花。因此，TOX铆接工艺的作业环境非常的好。TOX铆接工艺是在气液增力缸的动力作业下，获得动力，原理控制起来相对来讲较为简单，并且产品的稳定性和安全性较好，与机械手和机器人相配合，就可以做到产品生产的自动化。

2 TOX 铆接工艺全自动化生产模式

TOX 铆接工艺全自动化生产模式主要有单件的自动化生产和组件的自动化生产这两种生产模式。单件的自动化生产就是局部连接一个零件，使产品的机械强度增强。组件的自动化生产就是要连接多个零件，形成一个组件。

2.1 单件的自动化生产

在模具冲压空调钣金零件阀门支架形成之后，内侧接合处强度没有达到产品质量的标准，将先前采用人工点焊两个焊点进行改善，并且加强其强度。除此之外，正式应用TOX 铆接工艺之后，需要一些配套的设备，例如：1台 TOX 铆接机、1台 六轴机器人、2个 料站 组合。在这些设备和TOX 铆接工艺的共同作用之下，能够做到全自动铆接阀门支架，一致和美观的铆点，每一个的平均的生产效率会提升到百分之百，早晚班可以减少两个人。

经过测试后，平均下来达到工艺质量的标准。除此之外，TOX 铆接工艺生产的合格率相比于传统的连接工艺要更高 0.18个百分点。TOX铆接工艺生产阀门支架质量测试结果，如下所示，铆点底厚0.65mm，抗拉力1 115N, 抗剪力2 020N。

2.2 组件的自动化生产

改善空调钣金零件底盘组件之前，应该使用人工点焊方式实现23 个焊点的焊接。经过分析组件各个零件，连接基脚和挡块时，平均下来都可以应用 TOX 铆接工艺，代替点焊工艺。组合成生产线需要定位传输线、铆接机、三轴机械手的共同作用。为做到全自动化生产空调钣金零件底盘组件，每一个人平均生产效率1.8，每一条线可以减少六个工作人员。

3 工艺过程

在一开始的压进的这一阶段的时候，在凸模的用力作业之下，上面和下面的板料的变形以弹性为主的表现形状，几乎没有塑性的表现形状。出于成形的阶段的时候，从开始到完成，由于凸模的下面，与此同时，在一些材料的限制作用下和弹塑性变形的作用之下，比如说，凸模、凹模和推杆等限制作用，导致了板料的上下两面，上面的轮廓成形。在早期的形成时期，因为在凸模和凹模的共同挤压条件之下，圆点颈部的圆点组织，压缩了晶体，强化了组织。除此之外，环形的凹槽处，是在凹槽和推杆的共同作业之下，同时，由于对于材料没有特别的要求，能够自由的伸缩材料，然后，不会改变对于材料其余的部分晶体有助于初步形成圆点，同时还能够留下充足的空间为了塑性形成阶段的材料。在早期的压入板料时期，这一时期类似于普通冲压，差别主要在于早期的成形阶段只会压缩圆点颈部圆角处晶格和强化组织，最后，压铆连接圆点的上部轮廓就会形成。在成型塑型的这一阶段的时候，因为在早期成形时期的圆点已经变为了上部轮廓，对于材料的向上流动现象起到了阻碍的作用，然后导致了材料主要是流动在向环形凹槽和凹模侧面这两个地方，主要原因就在于这两个地方所受到的阻力最小。一开始，在压力的作用条件之下，材料主要是流动在环形凹槽处，经过一段时间之后，因为逐步充满的环形凹槽处，导致增大了流向环形凹槽的阻力，当上部板料中的材料流向环形凹槽的阻力大于凹模侧面的阻力的时候，与此同时，上部板料中的材料一起挤向下部板料的侧面，一直到到达最终点，完成圆点成型，之后，与铆接的圆点相像的圆点成形，最终实现铆接。处于保压的时间段是，模具依然稳定在某时间的压力，可以实现充分填充材料、嵌套和最终成型的愿望。处于反压的时间段的时候，在通常情况下，产品外表面的壳体连接用压铆连接，连接圆点不希望有凸起，所以有必要反冲压圆点一次，然后压回凸起的部分，凹模在反压的阶段的时候可以使用平砧座，凸模使用圆柱的冲头。

4 结语

综上所述，由于工业的快速向前发展，未来的板件将朝着复合型方向发展，并且由于人们环保意识的提高，镀层涂层板材等一定会得到普遍使用，但是传统的电焊工艺阻碍其发展，所以旨在将新型板材的连接问题解决，关键不仅在于广泛使用这些板材，还在于提高现代工业产品的质量和降低生产成本。TOX连接技术一定会在这一过程中大放异彩，TOX是一种新兴 的且较为完善的连接方法，TOX连接技术不仅设计人员提供了新的设计方向，同时也在一定程度上使制作工艺得到了简化，进而为产品的创新提供了更多的可能性。由此可见，TOX连接技术的产生，为提高工业产品的技术做出了巨大的贡献。除此之外，TOX铆接机器经过配合 六轴 机器人和机械手，能够全自动化生产多种产品，同时还能使生产效率提升，将生产的成本降低。