鋁制鉚釘投釘頂桿緊固部件裝置

劉明耀，方 彌，王 紀，何洪巖，范 武

（吉利汽車研究院（寧波）有限公司，浙江 寧波 315336）

在BIW車身鋁制壓鉚鋁部件鏈接過程中，鋁制鉚接投釘傾斜導(dǎo)致輕微鏈接強度扭矩出現(xiàn)偏差，在產(chǎn)品驗證中是無法接受的，整車制作過程中，所以在新材料，新技術(shù)，新工藝，新方法，鋁制壓鉚部件鏈接存在細微質(zhì)量缺陷，往往在制作過程，容易被忽視，整車在正常交通代步使用中，車身強度會逐步出現(xiàn)疲勞也會隨著時間的推移而不斷輕微變化，所以整車鋁制鉚接抗拉強度安全可靠性與整車鏈接系統(tǒng)一樣重要。

1 投釘頂桿緊固問題描述和原因分析

根據(jù)鋁制壓鉚作業(yè)及問題返修反饋，鋁制鉚釘在壓鉚投遞過程中出現(xiàn)微量傾斜、導(dǎo)致力矩壓潰壓縮中導(dǎo)致鋁制鉚釘與板件鏈接出現(xiàn)無法相互鉚邊自鎖，形成力矩抗拉強度失效狀態(tài)，并且在多次驗證之后，沒有工裝限制無法按照裝配工藝要求裝配投送到位，根據(jù)上述情形，初步推測問題發(fā)生在鋁制壓鉚釘投遞傾斜存在不可控導(dǎo)致板件鏈接失效，可能存在的原因：鋁制壓鉚釘投遞缺失專用裝置器，定位不準確；鋁制釘投送裝配困難，據(jù)制造過程故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計如圖1。

圖1 鋁制壓鉚數(shù)據(jù)故障缺陷統(tǒng)計情況

據(jù)鋁制壓鉚故障統(tǒng)計顯示得出相應(yīng)結(jié)論，故障均值在1.43%。

根據(jù)SPR鋁制壓鉚優(yōu)缺點分析得出，優(yōu)點：SPR是機械冷成型連接，可實現(xiàn)多種材料連接（鋼、鋁、塑料），AI SPR鉚接點的靜態(tài)強度、疲勞韌性扭曲均高于等厚AI板材RSW電阻焊強度，能耗低，屬于綠色工藝。缺點：SPR工藝的局限性，鉚釘成本piece cost 0.08Euro/Rivet，通常的鉚釘有3mm、5mm兩個系列不等。

2 針對SPR鉚接頂桿松動問題進行解決方案設(shè)立與分析

SPR鉚接時出現(xiàn)鋁制鉚接頂桿在連續(xù)作業(yè)中，緊固裝置存在偶發(fā)松動現(xiàn)象，導(dǎo)致的制作產(chǎn)品時容易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷及不安全因素，并且在多次實驗驗證之后此問題非單一情況，所有設(shè)備均有此問題存在。

后發(fā)現(xiàn)是鋁制鉚接頂桿松動與槍體本體依靠標準緊固件進行連接固定，在長時間扭矩加壓運動狀態(tài)下，容易導(dǎo)致頂桿部件緊固件出現(xiàn)輕微松動、脫離等現(xiàn)象，當投釘頂桿松動時，零件鉚接由于投釘頂桿松動導(dǎo)致投釘鋁制鉚釘無法按照正常頂桿管道，鋁制鉚釘在管道中存在微量傾斜約8度，將鉚釘推送板件與鉚接位置時，鉚釘無法正確與板件融合自鎖冷成型連接，促使制作產(chǎn)品存在部分缺陷，嚴重容易造成安全事故和零部件損壞等現(xiàn)象。

由緊固件進行連接固定不是最可靠方案，遂轉(zhuǎn)換更可靠方案。

方案一：螺紋連接。

螺紋連接是一種可拆的固定連接，它具有結(jié)構(gòu)簡單、連接可靠、裝拆方便等優(yōu)點，普通螺栓的桿與孔之間有間隙，通孔的加工要求低，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便應(yīng)用簡單，但是螺紋連接僅承受橫向在和，加工精度要求高，成本高。并且在長時間大負荷的突變壓力下也容易導(dǎo)致螺紋連接松動，故不建議采用。

圖5 鋁制鋁制倒桿緊固裝置前期與改善后的故障缺陷對比

方案二：法蘭連接。

法蘭連接相較于螺紋連接，其皆可方便拆卸且法蘭連接的受壓等級更高， 有著較好的強度和緊密性，適用的尺寸范圍廣，相較于螺紋連接選擇性更多帶頸焊接法蘭。

優(yōu)點：現(xiàn)場安裝方便，省去清線工序。

缺點：帶勁焊接法蘭的頸高較低，提高了法蘭的剛度和承載力，與對焊法蘭相比，焊接工作量大，不能承受高溫高壓，反復(fù)彎曲和溫度波動，且焊接的法蘭會導(dǎo)致鋁制壓鉚頂桿變形并損壞，故不建議使用。

方案三：卡式連接。

卡式連接相較于螺紋和法蘭連接，其特點在于棄其機械式連接，采用可靠性卡式連接方式方便安裝快捷，且受壓等級降低，適用尺寸范圍廣，能夠有效的實現(xiàn)投釘固定裝置鎖死，提高了在線投釘狀態(tài)的穩(wěn)定性。

最大的優(yōu)點在于安全、經(jīng)濟、清潔、快速并能承受足夠的壓力并且使用方便，故按照原有機構(gòu)增加倒桿鎖死機構(gòu)，進行倒桿連接穩(wěn)固，建議使用。

圖3 投釘專用裝置

圖4 鋁制壓鉚釘破解檢驗效果圖

3 調(diào)整投釘緊固和裝置適應(yīng)性分析

解決鋁制鋁制倒桿緊固裝置，并進行鉚接驗證35000個，連續(xù)驗證6個月，在正常規(guī)范作業(yè)中，鋁制壓鉚投送數(shù)據(jù)顯示、無異常、如下表，有效提升裝置緊固穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

為了改進SPR鉚接投釘松動問題進行了加裝緊固裝置，經(jīng)分析主要原因還是在鉚釘與板件鏈接中出現(xiàn)無法相互鉚邊自鎖，處于力矩抗拉強度失效狀態(tài)。且在現(xiàn)代社會上的SPR壓鉚槍都是在自沖鉚接工藝過程中克服了傳統(tǒng)鉚接的弊端，實現(xiàn)沖、鉚一次完成，使得加工工序簡單，尤其適合汽車車身制造這種大規(guī)模自動化生產(chǎn)需求，自沖鉚接工藝發(fā)展至今，最常用的有兩種類型，分別為：無鉚釘壓鉚連接工藝以及半空心鉚釘自沖鉚接工藝，而本SPR加裝投釘頂桿緊固裝置在原有的機構(gòu)基礎(chǔ)上提高投釘定位準確性，避免了因鉚釘投遞傾斜或者定位不準確而導(dǎo)致的板件鏈接失效，達到改善效果。