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本文作者：程猛作者單位：上海通用汽車有限公司

隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，機械壓鉚技術作為一種新型的沖壓技術越來越多地應用在轎車制造中。轎車的發(fā)動機罩、后蓋、軸承支座、剎車蓋板、搖窗機等都應用了機械壓鉚技術。本文著重介紹轎車白車身制造中發(fā)動機罩的機械壓鉚技術及質量控制方法。

一、機械壓鉚技術簡介

（一）原理

機械壓鉚技術是采用氣液壓增力技術和連接模具，在一個氣液増力的沖壓過程中，依靠板件本身材料的擠壓塑性變形，而使兩個板件在擠壓處形成一個互相鑲嵌的圓形連接點，由此將板件點連接起來。機械壓鉚點的單點連接的靜態(tài)連接強度約為點焊的70%，動態(tài)疲勞強度遠遠高于點焊。在機械壓鉚過程中，不需加熱，零件表面鍍層不受損壞；節(jié)省能源；無連接變形；不產生焊接飛濺，無環(huán)境污染。

（二）在轎車白車身制造中的應用

隨著車身輕量化的發(fā)展，發(fā)動機內、外板都采用鋁板。某些車型除有承載要求的結構用鋼板外，其它位置采用了鋁板、鋁型材和鑄鋁。與鋼板相比鋁板的焊接性是比較差的，而且發(fā)動機罩上的鎖扣加強板使用的是鋼板，鋼板與鋁板是不能焊接的。即使有的車型發(fā)動機的內、外板都使用鋼板，但由于內板與加強板之間板材厚度相差較大，焊接性也不好。利用機械壓鉚技術就能解決鋁板之間的連接、不同材質板件之間的連接、板材厚度相差較大的鋼板之間的連接。

（三）機械壓鉚的種類

在轎車白車身制造過程中，機械壓鉚按操作方式不同可分為手工壓鉚和機器人壓鉚兩種。按所使用的凹模不同，可分為固定式凹模（如圖1）和帶彈簧片復位的活動式凹模（如圖2）兩種。固定式凹模一般用于單一組合的板材連接，常用于手工壓鉚?；顒邮桨寄Ｒ话阌糜谕瑫r完成兩種不同組合的板材連接，例如A+B、A+C?；顒邮桨寄３Ｊ褂糜跈C器人壓鉚。

二、機械壓鉚技術的質量控制

在機械壓鉚過程中，如果鉚壓力在設定范圍內，凸、凹模在使用壽命內，則壓鉚點的抗拉強度和抗剪強度取決于壓鉚點的底厚“X”（如圖3）。所以在壓鉚過程中，只要控制壓鉚點的底厚“X”在規(guī)定的范圍內，即可控制壓鉚點的質量，保證其達到一定的抗拉、抗剪強度。故可通過測量壓鉚點的底厚“X”值來判斷壓鉚點的連接質量是否合格。底厚“X”值可以用專用的百分卡表測量（如圖4）。鉚壓力是否在設定范圍內，則可通過壓鉚設備本身具有的監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控。每個壓鉚點的鉚壓力都通過監(jiān)控系統(tǒng)反饋出來，如果鉚壓力超出設定范圍，則監(jiān)控系統(tǒng)會發(fā)出報警信號，提醒檢查設備。在生產過程中，機械壓鉚產生的質量問題一般有以下幾種：虛鉚、裂紋、壓鉚點位置偏差，邊緣壓鉚點，漏鉚。

（一）虛鉚

虛鉚是指壓鉚點的底厚值“X”超出了誤差范圍，根據(jù)TOX提供的數(shù)據(jù)，允許誤差范圍是15%。產生的主要原因主要有以下幾方面：板件表面有雜質造成凹模損壞；活動式凹模的彈簧片、滑塊損壞；凸、凹模過度使用造成模具損壞。通過試驗發(fā)現(xiàn)模具磨損狀態(tài)對于壓鉚點的質量影響最大。如圖5所示的凹模為使用前的狀態(tài)，表面平整。如圖6所示的凹模為過渡使用造成的磨損，表面中心有小凸點，沿圓周方向有發(fā)散性斑紋。如圖7所示為壓鉚點的外表面，A壓鉚點是凸、凹模磨損前的狀態(tài)，表面光滑、平整。B壓鉚點是凸、凹模磨損后的狀態(tài)，中心有明顯凹坑，周邊有明顯的發(fā)散性斑紋。以上壓鉚點的截面金相狀態(tài)如圖8、圖9所示：（略）。

如圖8所示為合格壓鉚點，在壓鉚點的圓周方向形成了“S”形鑲嵌溝。如圖9所示為不合格壓鉚點——虛鉚，在壓鉚點的圓周方向沒有形成了“S”形鑲嵌溝。解決措施如下：1．對所需壓鉚的板件進行檢查，確保板件表面清潔。2．使用前對凸、凹模進行檢查，對凸、凹模表面的異物進行清理。檢查活動式凹模的彈簧片及滑塊是否完好。3．對于固定式凹模，在凹模中預制有三個小凹點，在工件機械壓鉚后在壓鉚點外側形成三個小凸點。若只形成二個凸點，表明模具已有一定磨損。若只形成一個凸點，表明模具磨損嚴重，連接強度及可靠性降低，此時應更換模具。若三個凸點都沒有形成，表明模具磨損非常嚴重，已無法保證一定的連接強度和可靠性，必須立刻更換模具。4．對于活動式凹模，設備供應商會提供其使用壽命的推薦值。一般可通過抗拉、抗剪強度實驗來驗證其使用壽命。具體方法是定期制作抗拉、抗剪試片，通過檢查壓鉚點的抗拉和抗剪強度，當確定達到理論強度的下限值時，記錄此時的壓鉚點數(shù)量，在此點數(shù)基礎上乘以安全系數(shù)，則為該模具的安全使用點數(shù)，將此數(shù)值在機器人控制器上設置為報警點數(shù)，當使用到該報警點數(shù)時，機器人會發(fā)出報警信號，提醒更換凸、凹模，更換后計數(shù)器清零重新開始計數(shù)。

（二）裂紋

壓鉚點裂紋是指在壓鉚點內部或邊緣有裂紋。產生的主要原因是凸、凹模不對中，解決辦法就是調整凸、凹模的對中性。

（三）其它缺陷

壓鉚點偏差是指壓鉚點的實際位置偏離了理論位置10mm以上，邊緣壓鉚點是指壓鉚點靠近了板件的邊緣或未完全包含在板件內。如果是手工壓鉚，產生的主要原因是由于人工操作失誤造成，解決措施是在工裝上在壓鉚點的理論位置處加裝導向套，壓鉚時將凹模靠近導向套，這樣可以保證壓鉚點的位置正確。如果是機器人壓鉚，則主要是機器人軌跡偏移造成，解決措施是調整機器人軌跡。漏鉚主要是操作失誤造成，通過人員培訓可以解決。通過以上分析，要保證壓鉚點質量，必須做好以下幾方面的工作：保證零件表面清潔；定期檢查凸、凹模的狀態(tài)并清理；定期更換凸、凹模；定期檢測壓鉚點的底厚“X”值。

三、結語

通過介紹機械壓鉚技術在轎車白車身制造中的應用，分析了機械壓鉚過程中產生質量問題的原因，結合生產實際提出了具體的解決措施，對生產現(xiàn)場的機械壓鉚質量控制具有一定的實用性。