浅谈铆钉加工行业的设计改进与发展

◆王青杰

浅谈铆钉加工行业的设计改进与发展

◆王青杰

对铆钉行业市场进行分析，提出存在的问题点，通过铆钉结构设计试验，分析出铆钉锪窝孔裂纹应力强度受到的影响情况，得出试验结论和建议，对铆钉加工厂家给出了设计方面的建议和营销方面的建议，促进铆钉加工行业快速发展。

密封圈；设计改进；行业发展

一、铆钉行业市场分析

螺栓、螺母、抽芯铆钉等紧固件是应用最广泛的机械基础件，多年来一直保持着快速增长的势头，效益和质量不断提高。目前工业产值大致有80亿元左右，大大小的企业有1000多家，大都集中的中低端市场，价格鱼目混珠，质量参差不齐。抽芯铆钉主要分三大类：普通开口抽芯铆钉、封闭型抽芯铆钉和结构型抽芯铆钉。国内大多数厂家只能生产附加值低的普通抽芯铆钉，结构型铆钉基本由两家跨国公司HUCK(美铝Alcoa)和AVDEL（浩明）垄断，国内企业受到技术制约，生产设备也得不到提高，生产出来的产品大多为仿制品，在结构尺寸上基本相同但内在功能形式无法实现，普通的铆钉基本可以实现国产化，但是结构性抽芯铆钉还不能制造出来，仅仅是模仿外表面。

二、铆钉结构设计试验

铆钉锪窝孔为120°孔，材料为2524-T3铝合金，弹性模量E=70GPa，泊松比v=0.3。

（一）不含铆钉填充时锪窝孔边角裂纹情况。铆钉装配时锪窝孔在加工过程中存在裂纹现象，在锪窝孔成型中计算未放置铆钉的情况下应力强度变化可以看出：随着裂纹长度的增加，承插孔裂纹前缘应力强度逐渐减少。不同的铆钉锪窝孔裂纹长度、锪孔边角扇形裂纹应力强度因子的最小的α=60°附近，α=0°和α=120°在最大值应力强度因子的位置。

（二）含铆钉填充净配合时锪窝孔边角裂纹情况。在不同的裂纹长度包含在铆钉的净配合时，得到了每个裂纹边缘的规则应力强度因子分布。可以看出：随着裂纹长度的增加，承插孔裂纹前缘应力强度逐渐减小。不同的铆钉锪窝孔裂纹长度、锪孔边角扇形裂纹应力强度因子的最小的α=60°附近，最大应力强度因子α= 0°。

（三）含铆钉填充干涉配合时锪窝孔边角裂纹情况。干涉铆接是指钉杆和钉孔之间的密切配合。它是一种连接加固技术，可显著提高结构的疲劳寿命，并获得良好的密封效果。过盈配合的过盈量指的是铆钉孔膨胀后所造成的，在不同锪窝孔裂纹长度的情况下，应力强度随着干涉变化而变化。

三、试验结论及建议

铆钉锪窝孔边的裂纹应力强度随铆钉与锪窝孔干涉量的增加近似成二次抛物线分布，铆钉与锪窝孔间最佳干涉量为0.7%，且铆钉与锪窝孔的干涉量在0.5%～1.1%范围内可有效地降低裂纹前缘处应力强度的大小。铆钉生产厂商应注意应力强度受干涉影响最小的情况，在加工过程中对裂纹前缘0°，60°，120°位置考虑消除应力强度，

四、铆钉加工行业的发展

（一）加大技术研发力度。通过试验分析推出自己的专利产品，成为新的经济增长点，不断提升自己的品牌影响力。1） 开发高强度、高附加值的产品，开发非标的结构新颖的产品，研究生产技术和应用技术开发汽车用特种铆钉、航空用特种铆钉和IT用特种铆钉等等。每年都应该向市场推出新产品，并保持这种领先地位。2）顺应历史潮流,研究开发绿色环保材料。与原材料商合作，研究一些新的原材料，对相关加工行业开展新技术新工艺的研究。 加强耐高温、高耐磨、铆合力强的特殊铆钉材料的应用研究。3）研究高效设备和新型加工方法，提高冷镦用原材料加工水平，提升劳动生产效率，缓解了劳动力成本上升的压力。 研究特种铆钉生产过程中在线检测技术和检测设备的应用。研究一次性产品模具工艺等。

（二）建设新产品的营销平台。紧紧依靠城市交通、航空航天、电子电器、建筑等产业，努力发展高性能、高强度、高附加值产品。利用庞大的客户基础，区别于传统营销模式的零售、批发、直营等方式，采取连锁加盟的方式，与各地有实力的经销商开展广泛的合作，结成紧密的厂销利益共同体。

[1]沈海军.锪窝孔边扇形角裂纹应力强度因子的三维有限元分析.航空学报，2013，23(2):106-110.

[2]郭万林.飞机谱载下铝合金锪窝孔结构腐蚀疲劳研究.力学学报，2014，35(1):21-24.

[3]王锋.三维裂纹应力强度因子的有限元计算分析.航空计算技术，2016，36(3):125-127.

（作者单位：中国电子科技集团公司第三十八研究所）