机械冲压连接技术思考

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在多级剪切冲压连接中,是通过对被连接材料的剪切以及随后的锻压来实现被连接部件的连接。以下的工作过程涉及一个可驱动的剪切凹模和一个可驱动的锻压凸模,同样剪切凸模也可能是可驱动的。起决定性作用的是工装之间的相对运动。步骤1:在两级剪切冲压连接中,首先被连接的部件放置到剪切凸模和托架上,然后上部的工装组件即剪切凹模向下运动到被连接部件上,借助于托架的弹力,被连接的部件在剪切凹模和托架之间被固定压紧。步骤2:剪切凹模压向剪切凸模侧,一通过对被连接部件的冲压和剪切,局部区域里的被连接部件材料产生位移并被剪切,这时被连接材料的原始厚度没有变化。在这种方法中,两个被连接部件都被剪切,被剪切的部分局部保持了和原始工件的连接。步骤3:在继续的加工过程中,通过凸模锻压,被连接板的厚度减小。至此剪切凹模必须返回,在锻压凸模和剪切凸模之间被锻压的材料继续被锻压和变宽。锻压过程是通过锻压凸模进行的。通过连接区域材料展宽形成了一个力和形状封闭的连接接头。步骤4:当达到了所设定的压力(对由压力控制的设备)或行程(对由行程控制的设备)之后,工装组件退回原位。这样就生产出一个多级剪切冲压连接接头,并且不需要后续加工工序。

可能连接的材料

在凸模、凹模侧的连接材料应是不用加热就可塑性变形的材料。实际中常使用的材料是钢、不锈钢、铝和其他有色金属,这些材料往往都有不同的涂层。多级冲压连接也常用于高强度材料的连接。这种加工方法不仅可进行同种材料连接,也可进行不同材料的连接。当不同的材料连接时,理想的材料组合方法是较硬材料位于凸模侧,较软的材料位于凹模侧。当不同厚度的材料连接时,理想的材料排列方法是较厚的材料位于凸模侧,而较薄的材料位于凹模侧,即硬材料位于软材料之上,厚材料位于薄材料之上。

工作系统的选择

凸模、凹模、固紧件以及有关被连接材料及其表面的涂层、涂层的状态对连接接头的形成和负荷下的接头性能起着决定性的影响。对于设备压力和行程的正确设定和调整以及凸、凹模几何形状的优化都对连接接头的强度性能的提高起着重要作用。涉及到一些特殊的应用实例,制造商的建议是很有参考价值的。冲压连接中参数的确定,也就是说凸、凹模和固紧件的选择主要取决于以下因素:单个的或总的板材厚度。材料的安放位置的组合。材料表面涂层和表面状态。负荷的大小和方向。对密封性和防锈性能的要求。对连接区域的外观要求。

多级冲压连接形式

专业化生产的多级冲压连接方式有多种可能性,同时要求使用相适应的特殊的工装。对于多级剪切的冲压连接来说,加工方式的变化可按照工装的剪切部分和连接区域的几何形状或工装来划分。选择什么样的加工方式则是根据被连接材料和强度性能的要求来确定的。通常情况下工装由一个多元件的凸模和一个多元件的凹模组成。多级无剪切圆形接头的冲压连接在多级无剪切圆形接头冲压连接中,凸模、凹模侧的被连接金属不被剪切,因此形成了一个液体、气体密封的连接接头。因连接接头是旋转对称的,在被连接材料表面的受力和变形行为都是与方向无关的,在连接接头的凹模侧,被连接材料的高度增加相对较小。多级剪切方形接头的冲压连接在多级剪切方形接头的冲压连接中,凸模、凹模侧的被连接金属均被剪切。剪切部分的连接材料表面状态对连接结果的影响是微不足道的。这种方式可以使得两个以上的连接材料进行连接。这种方形接头的连接形式具有防扭转可靠的特点,其所承受的剪切力是与方向有关的。除了方形连接接头以外,也可使用相应的工装生产圆形连接接头。特殊形状多级剪切冲压连銜在这种特殊形状多级剪切冲压连接中,凸模、凹模侧的被连接件材料都要被剪切。剪切部分的连接材料表面状态对连接结果的影响是微不足道的。这种方法可使两个以上的连接部件彼此连接。特殊形状的连接接头有星状(三个槽)或者十字形(四个槽),这样的形式使接头具有防扭转可靠的性能,这种接头承受剪切力时是与方向有关的。多级平点连接接头冲压连接多级平点冲压连接可以产生外观令人满意的连接接头,由此可以在可视范围内使用和连接板的两侧作为安装面使用。平点连接接头是通过两级生产过程生产的。在实际生产中,平点接头的生产方式是一种旋转对称的连接接头。在被连接板材表面,受力和变形的行为是与方向无关的。这是一种无剪切的连接,因此这种连接是一种具有液体、气体密封性的连接方式。

本文作者：杨延滨工作单位：中国船舶重工集团公司第七○三研究所