铝制铆钉投钉顶杆紧固部件装置

刘明耀，方 弥，王 纪，何洪岩，范 武

（吉利汽车研究院（宁波）有限公司，浙江 宁波 315336）

在BIW车身铝制压铆铝部件链接过程中，铝制铆接投钉倾斜导致轻微链接强度扭矩出现偏差，在产品验证中是无法接受的，整车制作过程中，所以在新材料，新技术，新工艺，新方法，铝制压铆部件链接存在细微质量缺陷，往往在制作过程，容易被忽视，整车在正常交通代步使用中，车身强度会逐步出现疲劳也会随着时间的推移而不断轻微变化，所以整车铝制铆接抗拉强度安全可靠性与整车链接系统一样重要。

1 投钉顶杆紧固问题描述和原因分析

根据铝制压铆作业及问题返修反馈，铝制铆钉在压铆投递过程中出现微量倾斜、导致力矩压溃压缩中导致铝制铆钉与板件链接出现无法相互铆边自锁，形成力矩抗拉强度失效状态，并且在多次验证之后，没有工装限制无法按照装配工艺要求装配投送到位，根据上述情形，初步推测问题发生在铝制压铆钉投递倾斜存在不可控导致板件链接失效，可能存在的原因：铝制压铆钉投递缺失专用装置器，定位不准确；铝制钉投送装配困难，据制造过程故障数据统计如图1。

图1 铝制压铆数据故障缺陷统计情况

据铝制压铆故障统计显示得出相应结论，故障均值在1.43%。

根据SPR铝制压铆优缺点分析得出，优点：SPR是机械冷成型连接，可实现多种材料连接（钢、铝、塑料），AI SPR铆接点的静态强度、疲劳韧性扭曲均高于等厚AI板材RSW电阻焊强度，能耗低，属于绿色工艺。缺点：SPR工艺的局限性，铆钉成本piece cost 0.08Euro/Rivet，通常的铆钉有3mm、5mm两个系列不等。

2 针对SPR铆接顶杆松动问题进行解决方案设立与分析

SPR铆接时出现铝制铆接顶杆在连续作业中，紧固装置存在偶发松动现象，导致的制作产品时容易出现质量缺陷及不安全因素，并且在多次实验验证之后此问题非单一情况，所有设备均有此问题存在。

后发现是铝制铆接顶杆松动与枪体本体依靠标准紧固件进行连接固定，在长时间扭矩加压运动状态下，容易导致顶杆部件紧固件出现轻微松动、脱离等现象，当投钉顶杆松动时，零件铆接由于投钉顶杆松动导致投钉铝制铆钉无法按照正常顶杆管道，铝制铆钉在管道中存在微量倾斜约8度，将铆钉推送板件与铆接位置时，铆钉无法正确与板件融合自锁冷成型连接，促使制作产品存在部分缺陷，严重容易造成安全事故和零部件损坏等现象。

由紧固件进行连接固定不是最可靠方案，遂转换更可靠方案。

方案一：螺纹连接。

螺纹连接是一种可拆的固定连接，它具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点，普通螺栓的杆与孔之间有间隙，通孔的加工要求低，结构简单，装拆方便应用简单，但是螺纹连接仅承受横向在和，加工精度要求高，成本高。并且在长时间大负荷的突变压力下也容易导致螺纹连接松动，故不建议采用。

图5 铝制铝制倒杆紧固装置前期与改善后的故障缺陷对比

方案二：法兰连接。

法兰连接相较于螺纹连接，其皆可方便拆卸且法兰连接的受压等级更高， 有着较好的强度和紧密性，适用的尺寸范围广，相较于螺纹连接选择性更多带颈焊接法兰。

优点：现场安装方便，省去清线工序。

缺点：带劲焊接法兰的颈高较低，提高了法兰的刚度和承载力，与对焊法兰相比，焊接工作量大，不能承受高温高压，反复弯曲和温度波动，且焊接的法兰会导致铝制压铆顶杆变形并损坏，故不建议使用。

方案三：卡式连接。

卡式连接相较于螺纹和法兰连接，其特点在于弃其机械式连接，采用可靠性卡式连接方式方便安装快捷，且受压等级降低，适用尺寸范围广，能够有效的实现投钉固定装置锁死，提高了在线投钉状态的稳定性。

最大的优点在于安全、经济、清洁、快速并能承受足够的压力并且使用方便，故按照原有机构增加倒杆锁死机构，进行倒杆连接稳固，建议使用。

图3 投钉专用装置

图4 铝制压铆钉破解检验效果图

3 调整投钉紧固和装置适应性分析

解决铝制铝制倒杆紧固装置，并进行铆接验证35000个，连续验证6个月，在正常规范作业中，铝制压铆投送数据显示、无异常、如下表，有效提升装置紧固稳定性。

4 结论

为了改进SPR铆接投钉松动问题进行了加装紧固装置，经分析主要原因还是在铆钉与板件链接中出现无法相互铆边自锁，处于力矩抗拉强度失效状态。且在现代社会上的SPR压铆枪都是在自冲铆接工艺过程中克服了传统铆接的弊端，实现冲、铆一次完成，使得加工工序简单，尤其适合汽车车身制造这种大规模自动化生产需求，自冲铆接工艺发展至今，最常用的有两种类型，分别为：无铆钉压铆连接工艺以及半空心铆钉自冲铆接工艺，而本SPR加装投钉顶杆紧固装置在原有的机构基础上提高投钉定位准确性，避免了因铆钉投递倾斜或者定位不准确而导致的板件链接失效，达到改善效果。