铆接技术简介

聊接技术简介

六十年代初，瑞士贝瑞克公司为适应大工业生产对高质量、高效率、低能耗、低噪音的规定，率先将摆动

碾压原理运用于伽接行业，从而开创了聊接技术领域的.在国内我公司也领先地研制了各类冷碾钾接机。

随着我国大工业生产进程的加快，摆动冷碾钏接技术已在许多行业中得到了越来越广泛的应用。为此，笔

者就摆动冷碾钟接技术的基本原理、工艺特点以及应用范围、发展趋势作了较为具体的论述，旨在使这一

新技术在我国工业生产中得到更为有效的推广。

一、冷碾伽接法的基本原理及工艺特点：

所谓冷碾钏接法，就是运用钾杆对•钾钉局部加压，并绕中心连续摆动直到钾钉成形的抑接方法。按照这种

加接法的冷碾轨迹，可将其分为摆碾抑接法及径向伽接法。提碾聊接法较易理解，该钟头仅沿着圆周方向

摆动碾压。而径向钾接法较为复杂，它的钾头运动轨迹是梅花状的，枷头每次都通过卸钉中心点，即钏头

不仅在圆周方向有运动，并且沿径向也在攫动碾压。

就两种钾接法比较而言，径向钾接面所钾零件的质量较好，效率略高，并且钏接更为稳定，钾件无须夹持,

即使钟钉中心相对主轴中心略有偏移也能顺利完毕物接工作。而摆碾钟接机必须将工件准拟定位，录佳夹

持钢件。然而径向聊接机因结构复杂，造价高，维修不方便，非埼殊场合一般不采用。相反地，摆破钾接

机结构简朴，成本低，维修方便，可靠性好，可以满足90%以上零件的钟接规定，因而受到从多人士的亲

睐。此外，运用摆碾例接的原理，还可以制造适宜于多点钾接的多头钾接机，在现代，业生产中有其独特

的优势。

:、冷碾钾接法同传统钾接法的工艺特性对比

1.冷碾钾接法所需携碾力极小，仅为锤击、冲压等钾接方式的1/10—1/15。由于传统的钾接方式是伽

杆对饰钉事例施压，其压力越靠近轴心越大，而冷碾钾接法是以连续的局部变形便钾钉成形，其所施压力

离伽钉中心越远越大，这恰恰符合材料变形的自然规律。因此，采用冷碾伽接法所需设备吨位极小，节省

费用。

2.冷碾钾接法使钟钉的变形顺从金属自然流向，不会减少材料的缺I」冲击韧性和延展性，减少了在钏钉

墩头周边出现切向拉应力过高的危险，聊后材料无折断纤维流，能提高钾钉的承载能力。将摆动冷碾伽接

与传统锤击、冲压抑接试件做破坏性实验后知，冷碾御接法所产生的联接强度约高于传统聊接的80%。冷

碾钟接后钟钉几乎•无弯曲、鼓肚、墩粗等变形现象。同时与钟钉相连的部件亳无变形。而用锤击、冲压抑

接，由于是事例施压，冲击盛开，上述缺陷较为明显。

3.冷碾钾接法钾头在钾钉卜.作纯滚动而无滑动，钾钉成型后的表面粗糙度仅取决于斜头，而钏头表面粗

糙度容易保证，因而采用冷碾钾接钏钉表面光洁美观是其它伽接方法所不能比拟的。

4.采用冷碾钾接法钟接时几乎无噪声（低于70db）、无振动。而传统的锤击、冲压钾接方式噪声超过90dbo

5.冷碾徘接机操作方便安全。冲床冲伽经常发生冲掉手指等恶性事故，人工锤钾误伤也时有发生，而碾聊

相对较安全。主轴虽有旋转，但有可行的安全保护罩，钟头与工件接触面小。

6.使用冷碾伽接机时，由于抑钉材料具有特别好的形变性能，柳杆不会出现质量问题，寿命较高，同时，

只要改变钟头的形状，就可以聊接多种形状。

三、冷碾伽接法的应用范围

1.可钟接的材料：除「可钟按低碳钢钏钉外，还可钾接中碳钢及不锈钢钾钉，当然铜、铝饰钉更是在钾接

范围之列。

2.可钏接的形状：只要改变钟头的形状，就能钾接成各种形状，此外，径向斜接机还可和于压印。

3.合用行业：冷碾伽接法可广泛用于精密机械、纺织器材、钢制家具、建筑五金、高低压电器、五金工具、

汽车、摩托车配件等众多行业，特别是在汽车门锁、刮水器、制动器、离合器、后门撑杆、门较链、玻璃

升降器、化油器、手制动器、转向球接头、摩托车减震器等汽摩配件行业中应用更为广泛。

四、钟接的典型零件

1.1接钢丝钳钢丝钳挪接传统工艺是采用电加热热钏和冲钏I,热聊不仅能耗很大（达20KW以上），并且

钾钉易起氧化皮，效率也低。冲钾虽然效率高，但易将钾钉中部徽粗，松紧度不易保证，况且噪音大，操

作也不安全。冷碾聊接正好克服了上述蔽端。全国已有二卜多家钢丝钳厂采用了我公司冷碾钾接机，大大

提高了质量，减少了成本，

2.”接汽车门锁：汽车门没口钾钉多规定高，特别是对松紧规定很严。以前采用的人工手脚，劳动强度大,

冲钟和手钟均不易保证松紧度，外形也不美观。采用冷碾钾接后，不仅保证了规定的松紧度，并且能钟接

成平头、网弦、内外翻边等多种美观的外形。易装配在自动流水线上，有一厂家先后配置了90多台，组装

成四条流水线，提高了质量，取得了很好的经济效益。

3.聊接汽车转向球接头

转向球接头是汽车中一个与安全性能有关的部件•，因此应具有足够的强度、刚度、可行性、耐磨性和使用

寿命。而球头封口又是其中最重要的环李，因采用冷蹑钾接封口，连接强度高，密封性好，外形美观，所

以这一工艺已被愈来愈多的工艺师所采用。

4.钾接汽车摩托车化油器

汽车摩托车化油器中的风门杆细长，中间铳槽打孔，其强度很低、若采用冲脚，杆身一定会弯曲，采用冷

碾钟接则保持完好。（end）

简朴斜接夹具的设计

在实际生产中，简朴适当的夹具往往能减少辅助时间，提高生产效率，保证钾接质量，下面

介绍几种常用的简朴夹具，用户可以参照后结合零件特点，设计方便合用的钾接夹具。

1.在卸接类似图一的零件时，一般采用简易佛座即可。其中几个关犍尺寸按图选取，其余尺

寸自定。这类夹具简朴可靠，成本低廉，应用广泛。

图一：销轴钾接夹具图二：活塞杆钾接夹具

2.对于钾接长钾钉时，由于装卸不方便，一般采用开合式夹具。这类夹具可以手动、液动或

气动。液动时动力源可以直接来源于机床液压（气压）系统，并可实现与设备的同步夹紧。

3.对于图三这种在同一圆周上进行多个钟点钾接的零件，可设计回转型夹具逐点钾接，具体

做法为工件围绕着中心等份转动，底模固定在工作台中心定位孔内即可。回转动力可以是手

动、液动或气动。

图三：离合器钟接夹具图四：手钳加接夹具

广。

平锥头

辨钉由

于钉头

肥大，能

耐腐蚀,

常用于

船壳、锅

炉水箱

等腐蚀

强烈的

钏接场

合。

沉头、

1200沉

头辨钉

重要用

于表面

须平滑,

随载荷

不大的

钟接场

合。

半沉头、

1200半

沉头钾

何重要

用于表

面须平

滑，随载

荷不大

的柳接

场合。

平头聊

钉用于

随一般

载荷的

钟接场

合。

扁平头、

扁圆头

钟钉重

要用于

金属薄

板或皮

革、帆

布、木料

等非金

属材料

的钟接

场合。

大扁平

头饰钉

重要用

于非金

属材料

的钟接

场合。

半空心

聊钉重

要用于

随载荷

不大的

柳接场

合。其头

型的选

项用，可

参照上

述各种

实心制

句的介

绍。

无头钾

钉重要

用于非

金属材

料的翎

接场合。

空心钾

钉重量

轻，钉头

弱，用于

随载荷

不大的

非金属

材料的

钏接场

合。

管状钾

钉用于

非金属

材料的

不随载

荷的娜

接场合。

标牌锦

钉重要

用于钾

接机器、

设备等

上面的

铭牌。

抽芯锦

钉是一

类单面

柳接用

的钟钉,

但须使

用专用

工具一

一拉钾

枪（手

动、电

动、的了

动）进行

钟接。这

类钟钉

特别合

用于不

便采用

普通翎

钉（须从

两面进

行钟接）

的锦接

场合，故

广泛用

于建筑、

汽车、船

舶、飞

机、机

器、电

器、家具

等产品

上。其中

以开口

型扁圆

头抽芯

钏钉应

用最广，

沉头抽

芯钢钉

合用于

表现需

要平滑

的钟接

场合，封

闭型抽

芯钏J钉

合用于

规定随

较高载

荷和具

有一定

密封性

能的制

接场合。

击芯制

旬是另

一类单

面钟接

的钾钉,

钾接时,

用手锤

敲击制

钉头部

露出钉

芯,使之

与钉头

端面平

齐，即完

毕钟接

操作，甚

为方便,

特别合

用于不

便采用

普通聊

钉（须从

两面进

行钟接）

或抽芯

辨钉（缺

少拉钾

枪）的钾

接场合。

通常应

用扁圆

头击芯

钾接，沉

头击芯

钏钉合

用于表

面需要

平滑的

钏接的

场合。

序号

半圆头钾钉*

10.6—16

GB867—86

半圆头钾钉（粗制）*

212—36

GBB63.1—86按GBU6—86规定：

小半圆头钏钉（粗制）*

310—36

GBB63.2—86碳素钢：

平推头聊钉*A.不经解决：

42-16

GB868—86B.镀锌钝化

平锥头钾钉（粗制）

512—36不锈钢：

GB864—86

A.不经解决

沉头钾钉*

61—16

GB869—86

铜及其合金：

沉头抑钉（粗制）

712—36A.不经解决：

GB865—86

B.钝化

半沉头钾钉

81—16

GB870—86铝及其合金：

半沉头钾钉（粗制）A.不经解决：

912—36

GB866—86B.阳极氧化

120“沉头螺钉

101.2—8

GB954—86

11120,半沉头螺钉3—6

GB1012—86

平头柳钉*

122-10

GB109—86

扁平头钾钉

131.2—10

GB872—86

扁圆头钾钉

141.2—10

GB871—86

大局阚头钾钉

152—8按GB116—86规定:

GB1011—86

扁圆头半空心聊钉*

161.2—10碳素钢：

GB873—86

A.不经解决；

大扁圆头半空心卸钉

镀锌钝化

172—8B.

GB1014—86

扁平头半空心柳钉不锈钢：

181.2—10

GB875—86A.不经解决

平锥头半空心钾钉

191.4—10

GB1O13—86铜及其合金：

沉头半空心卸钉A.不经解决：

201.4—10B.钝化

GB1015—86

120"沉头半空心聊钉

211.2—8铝及其合金：

GB874—86

A.不经解决；

元头钾钉

221.1—10B.阳极氧化

GB1016—86

空心钾钉*

231.4—6

GB876—86

按GB116—86规定:

碳素钢：

A.不经解决；

B.镀锌钝化

管状钾钉不锈钢：

240.TO

GB975—86A.不经解决

铜及其合金：

A.不经解决；

B.钝化

C.镀锡

D.镀银

标牌钾钉*

251.6—5同序号14相同

GB827—86

按GB126I9—90规定：

开口型扁圆头抽芯钾钉*

262.4—6.4

GB12618—90铝及铝合金：

A.不经解决：

B.镀锌纯化；

开口型沉头抽芯卸钉*

3—6.4C.喷曜：

GB.2617—90

D.喷漆

钢（钉体）：

封闭型扁圆头抽芯钾钉*

283—6.4A.不经解决

GB.2615—90

不锈钢（钉体）：

A.不经解决

钢（钉芯）:

A.不经解决；

封闭型沉头抽芯钾钉*B.镀锌纯化

293—6.4

GB12616—90

铝合金（钉芯）：

A.不经解决

不锈钢（钉芯）：

A.不经解决

扁圆头击芯钾钉*按GB15855.3-1995规定：

303—6.4

GB/T5855.1—1995

铝合金（钉体）：

A.不经解决

沉头击芯钏钉*钢（钉体）：

313-6.4

GB/T15855.2—1995A.不经解决

钢（钉芯）：

A.采用防锈措施

空心铝钾钉冷挤压工艺及其模具的研究

一、引言

空心铝饼钉广泛应用于抽芯锦钉之上，近年来市场对这一产品的需求量日益剧增。国内某厂

人员在国际市场上考察后发现，瑞士近年来推出的一种多功能抽芯钾钉在国际市场上很抢

手，该产品技术含量高，生产难度大，但利润极高。加之，国内目前仍无此产品问世，因此该

厂委托本文作者开发研制该产品，制订冷挤压工艺方案，进行模具设计、制造、调试及试生

产。考虑到试生产造价问题，上述所有工作均围绕着小冲床进行。

二、空心铝钾钉冷挤压工艺方案的制订

图1为对国外的空心铝钾钉实测所得的零件图。由图可看出，该空心铝制钉比一般的空心铝

钾钉头部形状复杂且尺寸大。图1中宽度为7.5mm,高度为2.0mm的两平面是用来夹持铝

斜钉使其旋转的，中间。3mm的孔是用来安装抽芯零件的。该零件采用防锈铝LF5作为材

料。

S35K25

毛m

图1空心铝钾钉零件图图2空心狮钉冷挤压件图

1.冷挤压毛坯类型的拟定

由于铝聊钉为标准件，且为大批量生产，规定制导致本低，因此，所用原料的成本不能太

高.而市场上空心小尺寸铝管材很少，故采用实心铝棒材作为冷挤压的原料.

2.试生产冷挤设备的选择

冷挤压所用的设备重要是冷锻自动机和机械压力机两种类型。

冷徽自动机广泛用于如螺栓、螺母、钾钉及销钉等标准件的大批量生产，其生产率很高，生

产成本低，但设备投资太大，不太适应小批量生产，并且产品的尺寸精度不如机械压力机上

冷挤压的产品尺寸精度高。同时，冷锁自动机不太适合带有复杂顶料机构的反挤压成形，因

此，空心铝锦钉63mm的孔不易成形。

机械压力机特别是小吨位的机械压力机设备自身造价低，其上所用模具造价不高，调试方

便。加之该产品又为试生产，市场销售情况不明，试制费用有限，因此决定采用小机械压力

机作为开发研制的设备。

3.冷挤压件图的制定

经大量分析计算，得到如图2所示的冷挤压件图。空心钾钉头部中间的SR3的球窝在徽头

时完毕,SR3球窝有助于钺头时材料沿径向的流动，得到比不锁球窝更好的充填模具型腔的

性能。因此，在进行空心铝聊钉锁头时，应同时将中心的SR3的球窝锁锻出来。

中间所留1.0mm的连皮：目的是为了避免锁头时难变形区也参与变形，导致冷挤力的剧烈

增长。在冷挤压结束后、这部分连皮可用车削钻孔或在冲床上冲压切掉。

4.冷挤压工艺方案的制订

经大量分析计算，得到了如图3所示的冷挤压工艺方案，现对各道工序做一简朴分析计

算。

图3空心铝钟钉冷挤压工艺方案图4冷挤压一个周期的组成

(a)下料(b)反挤(c)锁头

为了能顺利将坯料放入模具孔之内，每道工序中毛坯和模具之间的间隙均取0.1mm。由于

下料后还需反挤和锄头两道工序才干完毕该件的冷挤压，因此，图3中下料工序中毛坯的直

径应取为4.8mm,反挤后坯料的外径应取为4.9mm。而一般铝材厂没有外径为64.8mm的

规格，因此，应通过在拉拔机上获得外径为小4.8mm的铝材。

下好料的毛坯接着要进行退火软化，消除其内部的应力，减少其硬度。在该件的冷挤压中，

作者发现LF5防锈铝的软化解决效果的好坏对■以后的成形质量影响特别大。假如按文献［1］

中推荐的在360°〜400℃保温5h,然后炉冷的方法进行退火软化，软化效果不好，在最后

一道锁头时，在,”0外径处有微裂纹存在，经对软化后的毛坯进行金相组织分析表白，材

料内仍存在较多的织构组织。这是由于铝材自身的织构现象较严重，加之在下料前，又将巾

5mm的线材拉拔到“4.8mm,更使织构现象严重,经反复实验发现，需要将温度进一步提

高到390〜410℃,保温时间延长到6h,然后随炉冷却到室温，此时的金相组织表白，织构

现象得到良好的改善，这样，在最后一道锁头时，再也没有发现d〉10mm的外径处出现微裂

纹。

经良好软化解决后的毛坯，采用文献［1］中推荐的润滑配方（猪油8%、汽缸油22%、石蜡

油22%、十四醇3%、四氯化碳35%）进行润滑解决，取得了很好的效果。

图3b中反挤压的变形限度为£反=40%,而由文献［1］查得LF5的反挤许用变形限度为

［£］反=90%〜99%,因£反V［£］反，故这一反挤工艺是可行的。

将反挤后的工件再进行润滑解决。由于反挤时底部高度为8.73mm,故在反挤时几乎没有发

生塑性变形，因而未产生加工硬化现象。反挤后锁头又是仅对这部分未变形的材料进行的，

所以反挤后不必再软化就可进行锁头。

锁头变形时的平均变形限度为£徽=71%,而外径为610mm高度为0.5mm处的变形限度

最大，达£徽=76%。按文献［1］杳得［£］徽=90%~99%,因此可顺利进行锁头变形，特

别是中心SR3的球窝反挤，更提高了金属向四周流动充填型腔的能力。

经计算反挤时的力为7kN,锁头时的力为100kN,虽然此力很小，但工作行程及模具高度太

大，故选用400kN的开式压力机作为成形设备。

三、延迟一急回顶出机构的研制

由于400kN小机械压力机工作台下方无顶出动力，因此，进行冷挤压时，应在模具上设计顶

出机构，顶出动力依靠滑块向上的运动来提供。

1.顶出机构应满足的规定

冷挤带有内孔的零件时，一方面在冷挤结束后应使反挤凸模从反挤孔中拔出，然后再将冷

挤工件从凹模孔内顶出。通常在冷挤压时，机械压力机均采用单次操作规范，这样可保证在

滑块停在上死点时有足够长的时间将坯料放入凹模孔内，这就规定顶料杆在将毛坯从凹模

孔内顶出后，在滑块到达上死点前就应自动缩回到冷挤压开始时的下死点。因此，在顶出结

束后而滑块到达上死点前的时间内，顶杆应急回到原位，即在顶料阶段之后，应存在顶杆急

回阶段，如图4所示的曲柄转角a急回所包含的范围就是该阶段。图中的。延迟相应的是延

迟顶出阶段，该阶段如前所述是指反挤凸模从反挤孔内拔出阶段，顶出杆不顶料，或锁头凸

模从锁粗孔内拔出阶段。

假如没有顶杆急回阶段，则在滑块处在上死点时，顶料杆和凹模内孔平面齐或高出凹模内

孔平面，这样，在滑块停在上死点的较长时间内，操作工人无法将毛坯准确放到位，而只能

在滑块向下空行程阶段（即图4中曲柄转角a空下范围内），将坯料放入凹模孔内。由于一般

小机械压力机的行程次数较高，因此a空下曲柄角相应的时间很短，加之冷挤压时毛坯和

凹模孔的间隙只有0.1mm,这些都加大了准确放料入凹模孔内的难度，假如料没放准，则快

速下行的滑块也许使坯料从模具平面内迸出对工人导致伤害，或倒在模具平面内使设备发

生故障。

综上所述，在进行图3所示的两道冷挤压工序时，顶出过程应由延迟顶出阶段，顶料阶段和

顶杆急回阶段3个阶段组成。模具上的顶出机构应具有上述3个明显的阶段。

2.新型延迟一急回顶出机构

文献［3,4］中提供的机械拉杆式联动顶出装置不存在顶杆急回阶段。而该文献中所述的凹

轮式顶出装置由于在实际设计时静凹块规定固定在机身上，使模具自身不成为一个封闭系

统,且该静凸块较难在机身上找到合适的固定位置，因此这里不便采用。而该文献中所述的

带活动板的顶出装置由于存在活动板复位准确性差，可靠性低而不便采用。

鉴于上述因素，作者研制了如图5所示的新型顶出机构，该机构保证了顶出过程由3个阶段

组成。图5中的两根拉杆8顶部和上模1固定在一起，底部和顶料横梁10紧固在一起，这

样，顶料横梁就和上模同步运动。图中的下模板4依靠8个螺栓19和前后两个支承块20

和11紧固在一起。这样，顶料横梁10放入前后两个支承块20和11之间的空档内。而两

支承块11和20又放在冲床工作垫板之上，然后通过T型螺栓坚固在冲床的工作垫板之上。

整个顶出机构直接作在模具上而和模具自成一封闭系统。图中顶料横梁10上的滑板15在

左右导向柱12的导向下可沿顶料横梁10的上表面左右滑动。

图5新型延迟一急回顶出机构图6顶料装置布置图

当滑块冷挤结束越过下死点向，运动一段距离a时，反挤凸模完毕了从反挤孔内拔出的规

定，再向上运动(b—a)距离时结束了延迟顶出阶段。这样就规定图5中的b>a,

当延迟顶出阶段结束后，上模通过左右拉杆8带动顶料横梁10,再通过滑板15.传力顶杆6.

顶料杆5使冷挤件3向上运动一段距离ho完毕顶料动作。顶料阶段上模板移动的距离一定

要大于ho。

当顶料阶段结束:，图5中的静楔坎7和动楔块9相碰，迫使滑板15沿着顶料横梁10向左运

动，当滑板10向左移动一段距离C时\滑板10中的长圆孔18和顶料横梁中心的孔17对齐,

传力顶杆6及顶料杆5在自重的作用下落入该孔中，从而完毕了顶杆急回的规定，再运动滑

块停在上死点不动。

由于使用的设备为J23-40型压力机，该设备工作台下方无顶出动力。所以图5所示的模具

放在工作垫板之上v图6为顶出机构布置图v下模板依靠前，后支承块支承，顶料横梁处在

两支承块之间，在两空档之间上、下运动。由于该铝件变形抗力小，所以不会导致下模板较

大的变形。

采用了图5所示的模具，成功地进行了该铝钏钉的冷挤压成形。

四、结论

(1)在锁头的同时，随着着中心孔的反挤成形，有助于提高变形材料充填模具的能力。

(2)对•该空心铝卸钉，可采用下料、反挤和锁头的冷挤压工艺方案。

(3)进行铝制品的冷挤压时，应对坯料进行良好的软化退火，特别是要尽量减少织构组织对

冷挤压变形的影响。

(4)在小吨位机械压力机上进行冷挤压时，模具上应设立可产生较大顶出力的机构。并且顶料

力的动力来自于滑块的向上运动，模具顶山机构应尽也许布置在工作垫板上方，尽量避免

在压力机工作垫板和工作台板上打孔，模具上所有零件应自成为一封闭系统。

(5)通常的轴类零件的顶出过程应由延迟顶出阶段、顶料阶段、顶杆急回阶段组成。

(6)本文所提出的弹簧一滑板一楔块式顶出机构顶出过程由延迟顶出、顶料及顶杆急回3个

阶段组成，工作可靠，结构简朴，很适合工作台下方无顶出动力的压力机上进行冷挤压件顶

出之用。

钾接工艺知识

问题：对于可采用卸接工艺或冲压工艺的产品，两种工艺有何区别？

回答：冲压工艺属于强力瞬间变形，一般零件容易产生不良形变，像墩粗、弯曲，且留存有内应力，

倾接工艺则是弱力规则变形，金属内部产生与载荷成切向方向的纤维流，变形良好，无内应力，其钾接力

仅为冲压的十分之•或更小。

问题：钏接工艺成熟吗？

回答：国外早在70年代就开始规模使用钾接工艺，而国内应用较晚，目前尚处在起步阶段。很多国

内公司往往在惊叹国外产品加工质量优良的同时却不知“钾接机”为什么物。事实上斜接工艺已羟相称成

熟，只要拥有这种新设备，我们可以加工出同样好地产品。

问题：能简朴的概括一下钟接机的原理吗？

回答：聊接机同冲床不同，它的模具每次只接触工件的一个点区域，在较小的压力作用下使之变形,

然后通过摆动将变形区域扩展到整个变形断而，从而完毕整个端面的变形。

问题：听说聊接工艺可保护电镀件镀层不破坏，还可压印，压标，是这样吗？

回答：的