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本文作者：程猛作者單位：上海通用汽車(chē)有限公司

隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，機(jī)械壓鉚技術(shù)作為一種新型的沖壓技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用在轎車(chē)制造中。轎車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)罩、后蓋、軸承支座、剎車(chē)蓋板、搖窗機(jī)等都應(yīng)用了機(jī)械壓鉚技術(shù)。本文著重介紹轎車(chē)白車(chē)身制造中發(fā)動(dòng)機(jī)罩的機(jī)械壓鉚技術(shù)及質(zhì)量控制方法。

一、機(jī)械壓鉚技術(shù)簡(jiǎn)介

（一）原理

機(jī)械壓鉚技術(shù)是采用氣液壓增力技術(shù)和連接模具，在一個(gè)氣液増力的沖壓過(guò)程中，依靠板件本身材料的擠壓塑性變形，而使兩個(gè)板件在擠壓處形成一個(gè)互相鑲嵌的圓形連接點(diǎn)，由此將板件點(diǎn)連接起來(lái)。機(jī)械壓鉚點(diǎn)的單點(diǎn)連接的靜態(tài)連接強(qiáng)度約為點(diǎn)焊的70%，動(dòng)態(tài)疲勞強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于點(diǎn)焊。在機(jī)械壓鉚過(guò)程中，不需加熱，零件表面鍍層不受損壞；節(jié)省能源；無(wú)連接變形；不產(chǎn)生焊接飛濺，無(wú)環(huán)境污染。

（二）在轎車(chē)白車(chē)身制造中的應(yīng)用

隨著車(chē)身輕量化的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)、外板都采用鋁板。某些車(chē)型除有承載要求的結(jié)構(gòu)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(dòng)機(jī)罩上的鎖扣加強(qiáng)板使用的是鋼板，鋼板與鋁板是不能焊接的。即使有的車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)、外板都使用鋼板，但由于內(nèi)板與加強(qiáng)板之間板材厚度相差較大，焊接性也不好。利用機(jī)械壓鉚技術(shù)就能解決鋁板之間的連接、不同材質(zhì)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(jī)械壓鉚的種類

在轎車(chē)白車(chē)身制造過(guò)程中，機(jī)械壓鉚按操作方式不同可分為手工壓鉚和機(jī)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(fù)位的活動(dòng)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。活動(dòng)式凹模一般用于同時(shí)完成兩種不同組合的板材連接，例如A+B、A+C。活動(dòng)式凹模常使用于機(jī)器人壓鉚。

二、機(jī)械壓鉚技術(shù)的質(zhì)量控制

在機(jī)械壓鉚過(guò)程中，如果鉚壓力在設(shè)定范圍內(nèi)，凸、凹模在使用壽命內(nèi)，則壓鉚點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度取決于壓鉚點(diǎn)的底厚“X”（如圖3）。所以在壓鉚過(guò)程中，只要控制壓鉚點(diǎn)的底厚“X”在規(guī)定的范圍內(nèi)，即可控制壓鉚點(diǎn)的質(zhì)量，保證其達(dá)到一定的抗拉、抗剪強(qiáng)度。故可通過(guò)測(cè)量壓鉚點(diǎn)的底厚“X”值來(lái)判斷壓鉚點(diǎn)的連接質(zhì)量是否合格。底厚“X”值可以用專用的百分卡表測(cè)量（如圖4）。鉚壓力是否在設(shè)定范圍內(nèi)，則可通過(guò)壓鉚設(shè)備本身具有的監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控。每個(gè)壓鉚點(diǎn)的鉚壓力都通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)反饋出來(lái)，如果鉚壓力超出設(shè)定范圍，則監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒檢查設(shè)備。在生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械壓鉚產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題一般有以下幾種：虛鉚、裂紋、壓鉚點(diǎn)位置偏差，邊緣壓鉚點(diǎn)，漏鉚。

（一）虛鉚

虛鉚是指壓鉚點(diǎn)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(chǎn)生的主要原因主要有以下幾方面：板件表面有雜質(zhì)造成凹模損壞；活動(dòng)式凹模的彈簧片、滑塊損壞；凸、凹模過(guò)度使用造成模具損壞。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)模具磨損狀態(tài)對(duì)于壓鉚點(diǎn)的質(zhì)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(guò)渡使用造成的磨損，表面中心有小凸點(diǎn)，沿圓周方向有發(fā)散性斑紋。如圖7所示為壓鉚點(diǎn)的外表面，A壓鉚點(diǎn)是凸、凹模磨損前的狀態(tài)，表面光滑、平整。B壓鉚點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)，在壓鉚點(diǎn)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(diǎn)——虛鉚，在壓鉚點(diǎn)的圓周方向沒(méi)有形成了“S”形鑲嵌溝。解決措施如下：1．對(duì)所需壓鉚的板件進(jìn)行檢查，確保板件表面清潔。2．使用前對(duì)凸、凹模進(jìn)行檢查，對(duì)凸、凹模表面的異物進(jìn)行清理。檢查活動(dòng)式凹模的彈簧片及滑塊是否完好。3．對(duì)于固定式凹模，在凹模中預(yù)制有三個(gè)小凹點(diǎn)，在工件機(jī)械壓鉚后在壓鉚點(diǎn)外側(cè)形成三個(gè)小凸點(diǎn)。若只形成二個(gè)凸點(diǎn)，表明模具已有一定磨損。若只形成一個(gè)凸點(diǎn)，表明模具磨損嚴(yán)重，連接強(qiáng)度及可靠性降低，此時(shí)應(yīng)更換模具。若三個(gè)凸點(diǎn)都沒(méi)有形成，表明模具磨損非常嚴(yán)重，已無(wú)法保證一定的連接強(qiáng)度和可靠性，必須立刻更換模具。4．對(duì)于活動(dòng)式凹模，設(shè)備供應(yīng)商會(huì)提供其使用壽命的推薦值。一般可通過(guò)抗拉、抗剪強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其使用壽命。具體方法是定期制作抗拉、抗剪試片，通過(guò)檢查壓鉚點(diǎn)的抗拉和抗剪強(qiáng)度，當(dāng)確定達(dá)到理論強(qiáng)度的下限值時(shí)，記錄此時(shí)的壓鉚點(diǎn)數(shù)量，在此點(diǎn)數(shù)基礎(chǔ)上乘以安全系數(shù)，則為該模具的安全使用點(diǎn)數(shù)，將此數(shù)值在機(jī)器人控制器上設(shè)置為報(bào)警點(diǎn)數(shù)，當(dāng)使用到該報(bào)警點(diǎn)數(shù)時(shí)，機(jī)器人會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒更換凸、凹模，更換后計(jì)數(shù)器清零重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。

（二）裂紋

壓鉚點(diǎn)裂紋是指在壓鉚點(diǎn)內(nèi)部或邊緣有裂紋。產(chǎn)生的主要原因是凸、凹模不對(duì)中，解決辦法就是調(diào)整凸、凹模的對(duì)中性。

（三）其它缺陷

壓鉚點(diǎn)偏差是指壓鉚點(diǎn)的實(shí)際位置偏離了理論位置10mm以上，邊緣壓鉚點(diǎn)是指壓鉚點(diǎn)靠近了板件的邊緣或未完全包含在板件內(nèi)。如果是手工壓鉚，產(chǎn)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(diǎn)的理論位置處加裝導(dǎo)向套，壓鉚時(shí)將凹?？拷鼘?dǎo)向套，這樣可以保證壓鉚點(diǎn)的位置正確。如果是機(jī)器人壓鉚，則主要是機(jī)器人軌跡偏移造成，解決措施是調(diào)整機(jī)器人軌跡。漏鉚主要是操作失誤造成，通過(guò)人員培訓(xùn)可以解決。通過(guò)以上分析，要保證壓鉚點(diǎn)質(zhì)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(cè)壓鉚點(diǎn)的底厚“X”值。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)介紹機(jī)械壓鉚技術(shù)在轎車(chē)白車(chē)身制造中的應(yīng)用，分析了機(jī)械壓鉚過(guò)程中產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際提出了具體的解決措施，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械壓鉚質(zhì)量控制具有一定的實(shí)用性。