旋鉚銷軸開裂問題的分析與解決

杜立偉 何云峰

摘要：液壓旋鉚利用專用設(shè)備和專用模具可將不同材質(zhì)不同厚度的零部件連接在一起;連接過程操作簡(jiǎn)單消耗低費(fèi)用少且對(duì)環(huán)境無污染;旋鉚連接完成后在工件表面形成圓形面，表面光滑無毛刺;旋鉚加工完的工件強(qiáng)度與牢固性優(yōu)于螺栓連接;憑借著諸多的優(yōu)點(diǎn)在汽車制動(dòng)器零部件加工過程中有著廣泛的應(yīng)用。旋鉚開裂是旋鉚工作中經(jīng)常遇到的問題，分析解決旋鉚工件開裂問題是旋鉚生產(chǎn)中的難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：銷軸、旋鉚開裂、硬度、長(zhǎng)度、時(shí)間、工裝

1問題簡(jiǎn)述

P203駐車制動(dòng)器是我司為北汽某皮卡車型開發(fā)的一款駐車制動(dòng)器，在樣件開發(fā)工程中，旋鉚工序在旋鉚銷軸連接底板、支撐銷板過程中銷軸端面出現(xiàn)開裂，嚴(yán)重的影響了產(chǎn)品質(zhì)量，造成產(chǎn)品報(bào)廢。

2問題測(cè)量排查

針對(duì)此問題出現(xiàn)的現(xiàn)象，整體上做了詳細(xì)的分析，把可能造成旋鉚銷軸開裂的原因進(jìn)行匯總，然后對(duì)原因進(jìn)行逐一的檢測(cè)

旋鉚銷軸開裂 序號(hào) 可能原因

1 銷軸硬度不合格（過硬開裂）

2 銷軸旋鉚長(zhǎng)度過大（塑性變形過大）

3 旋鉚時(shí)間過長(zhǎng)（受力時(shí)間長(zhǎng)）

4 旋鉚工裝設(shè)計(jì)不合理（尺寸不合格）

銷軸圖紙如下圖

2.1使用布氏硬度機(jī)對(duì)銷軸材質(zhì)Q235進(jìn)行硬度檢測(cè)并記錄

測(cè)量數(shù)值與材料廠家提供標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比照，邯鋼標(biāo)準(zhǔn)為120HB至145HB，可判定銷軸材質(zhì)合格，過去經(jīng)驗(yàn)可確定使用同種材質(zhì)的類似產(chǎn)品無旋鉚開裂問題。

2.2對(duì)銷軸旋鉚長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量計(jì)算

對(duì)20組銷軸旋鉚長(zhǎng)度進(jìn)行求和取平均值，計(jì)算可得銷軸旋鉚平均值為：2.537mm;依據(jù)我司多年旋鉚經(jīng)驗(yàn)旋鉚長(zhǎng)度為1.9mm至2.2mm，此旋鉚數(shù)值過大，存在開裂風(fēng)險(xiǎn)。

2.3檢查旋鉚設(shè)定時(shí)間，加工P203銷軸時(shí)設(shè)定時(shí)間為4s，測(cè)量旋鉚后銷軸旋鉚面尺寸，更改旋鉚時(shí)間為2s，測(cè)量旋鉚面尺寸進(jìn)行對(duì)比

銷軸在經(jīng)過旋鉚后4s下部基本尺寸由17 mm延展為約24.5mm左右;2s后下部尺寸延展為約26mm左右 ，開裂產(chǎn)品為延展面26mm的銷軸

2.4旋鉚工裝三維圖片與二維圖紙

分析二維圖紙高度尺寸與銷軸圖紙尺寸，銷軸第一高度為11mm，旋鉚工裝第一臺(tái)階高低為11.5mm，兩者相差0.5mm，在旋鉚時(shí)底板與銷軸臺(tái)階未完全貼合。

3問題分析

⑴通過對(duì)實(shí)測(cè)硬度數(shù)據(jù)分析可得出銷軸硬度符合國(guó)標(biāo)要求，硬度的變化范圍屬于合理范圍，對(duì)于旋鉚開裂無影響。

⑵開裂銷軸的旋鉚長(zhǎng)度為2.50mm至2.58mm，旋鉚經(jīng)驗(yàn)可得旋鉚長(zhǎng)度一般為1.9mm至2.2mm，旋鉚過程中工件變形量大，易導(dǎo)致工件邊緣開裂，調(diào)整旋鉚長(zhǎng)度至2.0mm減小工件軸向變形量;調(diào)整后進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，銷軸開裂個(gè)數(shù)明顯減少，旋鉚長(zhǎng)度對(duì)于旋鉚銷軸開裂問題存在著直接影響。

⑶通過表格可以看出在旋鉚長(zhǎng)度一定的情況下，旋鉚時(shí)間的長(zhǎng)短直接決定著旋鉚后變形部位直徑的大小，旋鉚4s與2s銷軸后端旋鉚部位變形量相差約1.5mm，變形量越大越易導(dǎo)致開裂;調(diào)整旋鉚時(shí)間，由4s更改為2s減小旋鉚部位徑向變形量，進(jìn)行旋鉚驗(yàn)證，銷軸端部開裂個(gè)數(shù)減少，但仍然存在部分開裂銷軸，可判定旋鉚時(shí)間越長(zhǎng)工件受力時(shí)間長(zhǎng)，塑性變形越大開裂幾率越大。

⑷工裝定位尺寸存在誤差，銷軸臺(tái)階高度與旋鉚工裝臺(tái)階高度不一致，因旋鉚為強(qiáng)高壓加工，支撐面存在0.5mm間隙導(dǎo)致旋鉚過程中工件傾斜受力不均，銷軸變形面變形不均開裂;調(diào)整工裝，將工裝臺(tái)階11.5mm更改為11mm進(jìn)行重新加工后旋鉚銷軸，銷軸開裂問題解決。

4結(jié)論

本次針對(duì)旋鉚軸銷開裂問題，從銷軸材質(zhì)、工裝尺寸、加工過程等方面全面分析了影響開裂的因素，明確了產(chǎn)生問題的各個(gè)因素;旋鉚工裝問題，旋鉚時(shí)間，旋鉚長(zhǎng)度是影響旋鉚件產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素，工件材質(zhì)則是確定是否可進(jìn)行旋鉚加工的前提條件，后續(xù)遇到類似問題可從這幾方面著手去分析解決。

參考文獻(xiàn)：

1、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)聯(lián)合編制組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，2019.

2、QJ782A-2005.鉚接通用技術(shù)要求.

3、TB/T 2911-1998 車輛鉚接通用技術(shù)條件.