汽车钣金点焊要素研究及品质零缺陷优化应用

汽车钣金点焊要素研究及品质零缺陷优化应用

1姚远2柳能能

(1上汽通用五菱汽车股份有限公司广西柳州545000;2凌云吉恩斯科技有限公司柳州分公司广西柳州545000)

摘要:汽车车身的紧固件较多，传统工艺的紧固件焊接，不仅存在一定的焊接缺陷，还对汽车材质由一定的限制，新型的汽车材质无法满足传统的紧固件焊接，汽车镀锌高强度板的压铆工艺是新科技发展且保证质量的一个突破。从传统的紧固件焊接改为自动化的紧固件压铆工艺，不仅改善了传统工艺的缺陷还提升生产效率降低了加工成本。极大的提高了紧固件铆接的质量和整车的焊接品质。

关键字：汽车镀锌高强度板；铆接；压铆原理；压铆凹模；压铆冲针；振动盘

前言：近年来，我国的汽车工业开始高速发展，形成了品种多，系列全等特点。汽车的材料也在朝着多样化的方式发展，车身的紧固件焊接水平和质量直接影响着车身的结构强度、安全性和生产率，因此对车身的紧固件结构和紧固件工艺提出了新的要求。为了提高汽车的安全性，不仅要求在结构设计、操作系统和安全系统上采取措施外，还应提高整车的紧固件质量，提高紧固件强度要求，避免紧固件品质不良或者紧固件强度不高造成的车身强度不足，影响人身安全等诸多问题，为此必须采用大量的先进新装紧固件连接工艺，如中铆接、压铆、拉铆等，提高紧固件和钣金件的连接质量。

1压铆原理

压铆螺母是铆接螺母的一种形式，是应用于钣金、薄板、高强度板、铝板的一种紧固件。是指压铆螺母的一端呈六或八角形，另一端为圆柱状，六或八角状有印花螺纹与圆柱状中间有一道退刀槽，其内形为外螺纹，通过压力机将冲头压紧印花螺纹六或八角头与凹模压入镀锌的高强度板内，螺母与凹模匹配冲孔，高强度板由冲针把废料顶出，高强度板的孔周边产生塑性变形，变形部分被挤入的压铆螺母的退刀槽内，是压铆螺母铆接在高强度板上，从而在高强度板上形成有效固定的内螺纹。

压铆过程由四个基本过程组成：

⑴螺母输送阶段

铆接螺母由振动盘输送到指定的位置，即冲头的下方凹槽内。

⑵压紧阶段

冲头在压机下行的过程中，由冲头压紧螺母，一起下行至高强度板，螺母和凹模匹配。

⑶切断阶段

凹模刃口和螺母的圆柱端在压机的作用下切断螺母圆柱大小尺寸的孔，

⑷铆接阶段

螺母在压力作用下，继续下行，使高强度板的孔周边产生塑性变形，变形部分的板被挤入压铆螺母的退刀槽内，形成有效的内螺纹，使其紧固连接。

螺母输送振动盘：

2、铆接质量影响因素分析

由上图可知，影响焊接质量的因素主要包括螺母输送位置、冲头压力、螺母型号、和凹模尺寸，而除了上述因素，凹模和冲头的同轴度、凹模的材质都会直接影响铆接效果。

⑴螺母输送位置：

在螺母输送过程中，振动盘的选择筛失效，导致螺母放反，在螺母未输送到相关位置就下行，导致零件螺母无法压铆，零件和螺母报废。针对此问题，在螺母卡槽内安装弹簧翻板，对放反的螺母进行防错报警。

⑵冲头压力

因是高强度板屈服强度在700MPa以上且是同步冲孔压铆，所以冲裁力设计时要考虑两个方面的压力即冲裁力和压铆力F=F1+F2。冲头通过氮气弹簧与铜套柔性连接。压力过小，压铆亚不透，螺母松动。压力过大，螺母会把表面压凹。

⑶螺母型号

目前使用较好的是美国的阿比达公司的螺母，之前使用的螺母分为表面带有印花螺纹和无印花螺纹。印花螺纹与零件表面的吸附力大于无印花螺纹与零件表面的吸附力。产品缺陷少，能提高压铆质量。

⑷凹模尺寸

凹模尺寸影响螺母的匹配精度，压铆螺母会出现异响，导致客户装车不合格，在与螺母匹配的面外径凸出0.5mm，壁厚要求1mm，内径公差控制在±0.02mm,且角度为10°。确保顺利冲孔切断零件废料。

⑸凹模和冲头的同轴度

压铆螺母的缺陷有螺母异响、冲不断，主要原因是螺母的凹模具和冲头不在同一方向，凹模位置有偏差，导致冲头和凹模无法切断，废料无法正常排出。

⑹凹模的材质

因是高强度钢，所以凹模的材质硬度必须高于高强度板，通过验证V4E的材质，可以提升压铆螺母的质量，但是V4E的材质是进口，成本较高，通过多次验证，凹模的高速钢SK511在保证产品的质量同时结合产量，后期使用高速钢SK511。可以提升凹模的寿命的同时在质量上也能确保零件与螺母的压紧。

3、产品试验

通过对相关产品的试验，可以确认压铆的质量，主要由以下试验，

⑴螺母的扭矩

通过扭矩扳手对螺母进行测试相关扭力，某车型高强度板的扭力要求＞6.N.m

⑵螺母的推出力

采用试验是压力机对高强度板上的螺母进行推出，至螺母脱落时的推出力，可以确认螺母是否完全压进高强度板内，某车型高强度板的推出力要求＞900N。通过这两种试验，可以对压铆螺母进行相关判定是否合格。

4、总结

目前国内某自主品牌的车型前端模块采用此螺母压铆方式，不仅提升了产品的质量，也降低了车身的成本，取消人工操作，彻底杜绝漏压铆的缺点。压铆在汽车钣金螺母中起着非常重要的作用，1台车仅车身的螺母的数目就可达到200个，明确压铆的工作原理及如何确保压铆质量可以有效的提高压铆效率，定期的对压铆工装进行检测，对压铆的要素进行分析研究，保证汽车车身强度的同时也提高了生产效率。