TOX 铆接工艺在空调钣金零件加工中的应用

1 工艺概述

1.1 传统连接工艺

目前， 空调钣金零件的连接大部分采用电阻点焊 机进行点焊加工， 其工作原理为将焊件压紧在两电极 之间，施加电极压力，随后电 阻焊变压器向焊接区输入强 大的焊接电流， 在焊件接触 面上形成真实的物理接触 点， 塑变能与热能将接触点 的原子不断激活， 继续加热 形成熔化熔核。 传统焊接方 式如图 1 所示。

传统电阻点焊［1］加工方 式存在较多质量控制难点和 问题，包括：① 焊点不仅会 破坏板材表面镀锌层， 而且 使表面凹凸不平并留有焊渣，焊点的外观不美观，影响产品的外观质量和顾客满 意度；② 点焊作业环境差，点焊过程中会产生火花飞 溅现象，长时间近距离接触会造成作业人员皮肤灼伤， 影响作业人员身体健康；③ 电阻点焊对设备参数要求 严格，需要作业人员根据不同的板材调整设备参数，同 时点焊电极易氧化，每点焊一定数量焊点，就需要对点 焊电极进行打磨处理， 电极的打磨效果直接影响产品 质量，在作业人员技能无法达到统一标准的情况下，点 焊质量的稳定性和可靠性无法保障；④ 因点焊质量的 稳定性和可靠性差， 点焊过程对作业人员操作要求较 高，因此难以实现全自动化生产。

1.2 TOX 铆接工艺

TOX 铆接工艺［2］通过气液增力缸提供动力，带动 凸模向下冲压，将被连接的板材挤压进相应的凹模。在 进一步挤压作用下， 凸模侧的板件材料挤压凹模侧材 料，材料在凹模内流动变形，如此即可产生一个既无棱 边、又无毛刺的 TOX 连接圆点［3］。 对于有漆层和镀锌 层的钢板，因为漆层和镀锌层也随之流动变形，而不会 被损坏，所以此连接点不会影响钣金的抗腐蚀性能。

TOX 铆接工艺对比传统电阻点焊工艺，具有较多 优势，包括：① 采用 TOX 铆接工艺，在连接位置的材 料被挤压，冷作硬化使连接点处材料机械性能提高，同 时无材料撕裂损伤，无应力集中点，动态疲劳强度好； ② TOX 铆接属于机械模具冲压成型［4］，因此成型铆点 一致性和质量可靠性非常好； ③ 作业环境好，TOX 铆 接过程无焊渣和火花， 极大地改善了作业环境；④ TOX 铆接动力源［5］为气液增力缸，控制原理简单，且产 品的一致性和可靠性好，配合机械手和机器人，即可实 现产品的全自动化生产。

2 TOX 铆接工艺全自动化生产模式

空调钣金零件的连接加工过程主要有两种生产方 式：一种是单件生产，即一个零件局部连接，加强产品 的机械强度；另一种是组件生产，即将多个零件连接， 组成一个组件。

2.1 单件自动化生产

空调钣金零件阀门支架在模具冲压成型后， 内侧 接合处强度无法满足产品质量需求， 改善前采用人工 点焊两个焊点进行强度加强。 引进 TOX 铆接工艺后， 采用一台 TOX 铆接机、一台六轴机器人、两个料站组 合，实现阀门支架的全自动铆接，铆点一致美观，人均 生产效率提升 100%，双班减员两人［6-9］。

采用 TOX 铆接工艺生产的阀门支架，测试铆点底 厚、抗拉强度和抗剪强度值，均满足工艺质量要求，且 合格率较传统电阻点焊工艺提高 0.18 个百分点。 TOX 铆接工艺生产阀门支架质量测试结果见表 1。

2.2 组件自动化生产

空调钣金零件底盘组件如图 2 所示， 改善前采用 人工点焊方式完成 23 个焊点的焊接。 通过对组件各 个零件进行分析，基脚、挡块的连接均可采用 TOX 铆 接工艺取代点焊工艺。 采用定位传输线、铆接机、三轴 机械手组合成生产线， 实现空调钣金零件底盘组件的 全自动化生产，人均效率提升 180%，单线减员六人。

通过测试， 底盘组件联合部位强度指标单点抗拉 力［10］为 1 000±162 N，单点抗剪力为 1 900±289 N，铆 接底盘产品径向及轴向拉力试验合格。

通过对 TOX 铆接工艺底盘产品轴向及径向拉力 试验进行过程能力分析， 得出： 轴向拉力的过程能力 Cpk 为 1.35，大于 1.33，过程能力充分，满足指标要求； 径向拉力的过程能力 Cp 为 1.33， 表明过程能力充分， 满足指标要求。 空调钣金零件底盘组件 TOX 铆接工艺 质量合格率较传统电阻点焊工艺提高 0.25 个百分点。

3 结束语

应用 TOX 铆接工艺，可以改善作业环境，提升产 品质量的一致性和可靠性。 同时，TOX 铆接机通过与 六轴机器人和机械手配合， 可实现多种不同产品的全 自动化生产，大大提升生产效率，降低人工成本。