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致輕微鏈接強度扭矩出現(xiàn)偏差，在產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，新工藝，新方法，鋁制壓鉚部件鏈接存在細微質量缺陷，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、導致力矩壓潰壓縮中導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，據制造過程故障數(shù)據統(tǒng)計如圖1。

圖1 鋁制壓鉚數(shù)據故障缺陷統(tǒng)計情況

據鋁制壓鉚故障統(tǒng)計顯示得出相應結論，故障均值在1.43%。

根據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，導致的制作產品時容易出現(xiàn)質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，它具有結構簡單、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，結構簡單，裝拆方便應用簡單，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，反復彎曲和溫度波動，且焊接的法蘭會導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，故按照原有機構增加倒桿鎖死機構，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 調整投釘緊固和裝置適應性分析

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)據顯示、無異常、如下表，有效提升裝置緊固穩(wěn)定性。

4 結論

為了改進SPR鉚接投釘松動問題進行了加裝緊固裝置，經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基礎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致的板件鏈接失效，達到改善效果。