幾個工藝參數(shù)對壓裝螺釘壓接質(zhì)量影響的試驗分析

景三輝 高瑞暉

摘 要：該文針對目前科研生產(chǎn)過程中電子產(chǎn)品出現(xiàn)的壓裝螺釘出現(xiàn)的質(zhì)量問題，通過試驗，確定了壓裝螺釘本身參數(shù)、壓力機壓力參數(shù)和壓接模具參數(shù)等幾個因素對壓裝質(zhì)量的影響，給出了不同參數(shù)對壓接質(zhì)量的不同影響結(jié)論，提出了今后壓裝螺釘工藝的發(fā)展方向。

關鍵詞：壓裝螺釘 工藝參數(shù)

中圖分類號：TP206 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（a）-0109-02

壓裝螺釘工藝是根據(jù)壓釘和板料的特性，選擇適當壓力，將壓裝螺釘壓接在金屬板料表面的過程。壓裝螺釘（以下簡稱“壓釘”）工藝在目前的電子產(chǎn)品中是一種常用工藝。相比較與機械加工工藝，壓釘工藝能夠節(jié)省加工成本，減少板料變形，使產(chǎn)品輕量化，外表美觀等優(yōu)點，在軍用和民用產(chǎn)品電子產(chǎn)品中大量使用。

由于壓釘質(zhì)量受到壓釘本身質(zhì)量、壓力機參數(shù)、板料參數(shù)及壓接模具等眾多因素的影響，在一些可靠性要求較高的軍工產(chǎn)品的中，由于壓釘質(zhì)量問題、壓接工藝設計不當和設備壓力參數(shù)選擇不當造成的失效現(xiàn)象時有發(fā)生，主要包括壓釘松脫、壓釘根部漏料、壓接面不平等幾種壓接缺陷，有的產(chǎn)品在交付客戶組裝過程中，出現(xiàn)壓釘松脫，即使一個壓釘?shù)氖?，也往往造成整個零部件返工，重新拆卸，重新壓接，重新噴涂，重新組裝等工序，帶來的經(jīng)濟損失的同時，產(chǎn)品形象受到影響。所以，需要對影響壓接螺釘工藝進行研究，確定不同參數(shù)對壓接質(zhì)量的影響，從而規(guī)范壓接工藝，使壓接工藝穩(wěn)定、可靠。

1 壓釘壓接的基本原理及壓接質(zhì)量評價

1.1 壓接的基本原理

常見壓裝螺釘材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，機械加工后鍍彩鋅，其基本外形及參數(shù)組成見圖1，壓接原理見圖2。壓接時，首先將壓裝螺釘放在工件上預先打好的孔內(nèi)；然后將它們一起放在壓力機的下模（定模）上，壓釘?shù)穆菁y部分深入下模（定模）的圓孔內(nèi)；最后，壓力機提供向下壓力，帶動上模（動模）將壓釘下壓，使工件壓釘孔四周的的金屬材料發(fā)生塑性變形，填充在壓釘?shù)陌疾蹆?nèi)，壓釘就被壓接在工件上。

1.2 壓接結(jié)果評價

從工程上，從以下4個方面判斷壓接效果：（1）壓接后平面是否平整；（2）壓接后壓釘是否與底孔同心；（3）壓接后是否存在板料沿壓釘軸向漏料；（4）壓接結(jié)合力是否牢固。

2 試驗分析

該試驗以M3壓裝螺釘為試驗對象，挑選不同參數(shù)的M3的壓裝螺釘，分析了壓釘參數(shù)對壓接質(zhì)量的影響；以不同的壓力壓接，分析了壓力對壓接質(zhì)量的影響；以不同直徑的下?？诪槔?，分析了下模孔徑對壓接質(zhì)量的影響。試驗過程中使用的壓力機為德國TOX公司型號為CEC04型壓力機，上下模材料均為Cr12MoV模具鋼，硬度為HRC55-58。Cr12MoV是一種冷作模具鋼，是一種在常溫下使金屬變形的模具用鋼，具有較高的硬度和耐磨性。

2.1 壓釘本身參數(shù)對壓接質(zhì)量影響

本單位工藝部門在多年實踐經(jīng)驗的基礎上于1999年3月提出了壓釘?shù)钠髽I(yè)標準（企業(yè)標準號Q/AQ301-1999），該規(guī)范為科研生產(chǎn)中的壓接質(zhì)量穩(wěn)定起到了重要作用。在后來的生產(chǎn)實踐中，為了使壓釘適應常規(guī)1.5mm厚的板料，結(jié)合力更大，便于加工制造，將壓釘?shù)耐庑纬叽邕M行了優(yōu)化改進，優(yōu)化后M3壓釘參數(shù)見表1。

但是，在生產(chǎn)實際中，由于壓釘本身制造的個體差異，生產(chǎn)的批次性差異，存在壓釘參數(shù)變動的情況。試驗前選取不同規(guī)格參數(shù)的壓釘作為試驗壓釘，并對每種壓釘?shù)膮?shù)進行了實際測量，具體參數(shù)如表2所示。試驗板料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼10F，厚度t名義尺寸為1.2 mm（實際測量為1.1 mm），壓釘?shù)卓譫=Ф5 mm。為了便于說明壓接質(zhì)量，將板料上所有需要壓釘?shù)牡卓子脭?shù)字進行標記，壓接結(jié)果見表3。

從表3中可以看出，壓釘?shù)耐古_T是一個很重要的參數(shù)，它必須小于板料的厚度t，否則壓接的最后階段，壓力機的壓力只作用在壓釘凸臺的兩個面上，不能將板料充分壓接到壓釘?shù)陌疾蹆?nèi)（圖1中寬度為F的凹槽）。

壓釘?shù)牡酌婧穸龋▓D1中的尺寸E）在壓接過程中也是一個重要參數(shù)。在工程實踐中，E值過小也容易造成的壓釘失效，因為在噴漆工序中，首先要對壓裝后不平的壓釘?shù)酌娌课贿M行打磨，以保證噴漆后噴漆面平整。在裝配過程中裝配鉗工緊固壓釘時，由于壓釘?shù)酌孀儽?，沒有足夠大的面積支撐緊固的壓釘，就會使壓釘往板面內(nèi)移動，使壓釘六角形底面變形，零件表面崩漆。

2.2 壓力機壓力參數(shù)對壓接質(zhì)量的影響

從2.1節(jié)的試驗過程來看，M3X16壓釘凸臺高度與板料厚度一致，在合適的壓力下，能夠保證壓接質(zhì)量，本試驗中選擇5個M3X16的壓釘，調(diào)節(jié)壓力機參數(shù)，用不同大小的壓力進行壓接，觀察壓接質(zhì)量。

從表4中可以看出，壓力機的壓力是關系壓接質(zhì)量的一個重要參數(shù)，過大的壓力會使板料發(fā)生變形，設備自鎖，過小的壓力會使壓接的結(jié)合力不夠，影響壓接質(zhì)量。在進行正式壓接前，需要根據(jù)材料的性能，選擇合適的壓接力進行試壓驗證，才能保證壓接質(zhì)量。

2.3 模具底孔對壓接質(zhì)量的影響

該試驗中使用的下模（定模）材料為Cr12MoV，硬度為HRC55-58，為原廠配套模具，不需要改變模具材料，依然選擇M3X16的壓釘。由于該壓力機可以壓接M3、M4、M5的壓釘和其他壓裝螺母，所以在壓接時存在不注意查看孔徑大小，使用不匹配孔徑的下?，F(xiàn)象。試驗過程中選用了兩種直徑的下模進行試驗，試驗情況見表5。

從表5中可以看出下模直徑過大，就會使板料在壓接后沿壓釘軸向漏料，形成漏斗狀壓接面，壓釘與板料結(jié)合力小，影響壓接質(zhì)量。

3 試驗結(jié)論

（1）壓釘凸臺高度T不得大于板料厚度t。

（2）在壓接前，應先在與實際壓接條件相同的試件上進行試壓，調(diào)節(jié)壓接參數(shù)，確保壓接后壓釘釘帽平面與試件在同一平面上后，方可在實際工件上進行壓接。

（3）下模的孔徑最好不得超過壓釘螺紋直徑的0.2 mm，過大的下模內(nèi)徑會導致板料沿壓接的方向漏料，影響壓接的質(zhì)量。

4 結(jié)語

該文主要針對M3的壓裝螺釘進行了試驗，根據(jù)試驗的結(jié)論對目前壓裝工藝進行了規(guī)范，在實際生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，但是隨著產(chǎn)品的不斷更新，目前出現(xiàn)了M5、 M6，甚至M8的壓裝螺釘?shù)男枨螅@些較大壓釘?shù)膲航訁?shù)有待進一步驗證。

目前在鋼板上壓釘?shù)募夹g比較成熟，但是很多產(chǎn)品為了達到輕量化的要求，選擇鋁合金材料作為面板材料，目前鋁面板壓接的質(zhì)量并不可靠，怎樣解決鋁制面板上的壓釘問題，也是待研究的問題。

對于壓接后結(jié)合力的評價有待量化，觀察壓釘和板料的壓痕情況來判斷壓接力大小，這種判斷誤差較大，不能很好地對壓接的結(jié)合力做出準確判斷。

為了解決板料上的壓釘問題，目前另外一些工藝可以起到同樣的效果，比如沉孔后塞焊工藝，焊接螺柱工藝等，不管采用何種工藝，提高壓裝的可靠性，降低壓裝工藝的成本是工程實踐永恒的追求，壓接工藝需要隨著新材料、新工藝的出現(xiàn)，與時俱進，實現(xiàn)技術上的進步。

參考文獻

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