埃瑞特自沖鉚接機(jī)助力中國(guó)汽車(chē)輕量化制造

本文作者：武漢埃瑞特機(jī)械制造有限公司 袁濤

汽車(chē)輕量化的目的，是在保證汽車(chē)強(qiáng)度和剛性和安全性不降低的前提下，通過(guò)優(yōu)化車(chē)身結(jié)構(gòu)，使用鋁、鎂合金材料、高強(qiáng)度鋼板和工程塑料等輕質(zhì)材料和新型鉚接工藝，降低汽車(chē)的整車(chē)裝備質(zhì)量，從

而提高汽車(chē)的動(dòng)力性能，減少燃料消耗，降低污染排放，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)保效益。特別是國(guó)家規(guī)定2020年汽車(chē)燃料消耗控制在百公里5升以?xún)?nèi)，汽車(chē)輕量化的逐步走入前臺(tái)�？梢�(jiàn)，在完成

汽車(chē)輕量化設(shè)計(jì)和選用輕量化材料之后，輕量化連接工藝是關(guān)鍵因素，直接決定汽車(chē)的安全和輕量化應(yīng)用的結(jié)果是否成功。
汽車(chē)輕量化中存在的工藝問(wèn)題。

自沖鉚連接工藝特點(diǎn)（鉚接機(jī)專(zhuān)家網(wǎng)注：自沖鉚接機(jī)學(xué)名為自沖鉚，英文為self-pierce riveting，詳細(xì)介紹見(jiàn)自沖鉚接機(jī)(自刺穿鉚接機(jī),Self-piercing riveting)知識(shí)掃盲貼 ）
自沖鉚連接是專(zhuān)門(mén)解決汽車(chē)輕量化的連接工藝問(wèn)題的一種新型連接工藝。它的工藝過(guò)程與焊接工藝差不多，有定位、夾緊，然后鉚釘自動(dòng)送料，然后鉚釘通過(guò)刺穿上層材料和中間層材料在底層材料里

面形成塑性變形，最后成型。

1.影響自沖鉚連接質(zhì)量的因素：主要在四個(gè)方面：第一是鉚釘；第二是模具；第三是預(yù)壓緊壓力；第四是工作過(guò)程中的壓力和位移。
鉚釘是其中比較關(guān)鍵的因素，根據(jù)被連接材料鉚釘?shù)慕M合厚度分為5mm和3mm鉚釘；長(zhǎng)度是根據(jù)被連接材料的組合厚度所決定；另外，要連接的材料有鋁合金、鎂合金、高強(qiáng)度鋼板、碳纖維材料等等，

由于材料的強(qiáng)度不同，選用的鉚釘硬度也不一樣，因?yàn)樗枰檀�；在汽�?chē)方面應(yīng)用至少要防銹15年以上，因此對(duì)于鉚釘?shù)耐繉佑幸恍┨貏e的要求；對(duì)鉚釘?shù)念^部和腳部有一些不同的形狀，來(lái)滿(mǎn)足不

同的材料搭配。2.自沖鉚連接的質(zhì)量控制：有兩種方法，一種是目測(cè)，看外觀有沒(méi)有裂紋，成型是否好；還有尺寸測(cè)量，測(cè)量剖面是否對(duì)中，然后這個(gè)鉚釘在刺穿并將兩層材料鑲嵌在一起，它的鑲嵌

程度是不是符合要求。還有很重要的是過(guò)程監(jiān)控，即通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程來(lái)監(jiān)控壓力和位移的標(biāo)準(zhǔn)曲線，設(shè)定上下公差。如果材料搭配出現(xiàn)問(wèn)題，比如說(shuō)1+1mm再加中間的膠層，一共是2.3mm，假如操作員用

2mm的板來(lái)代替1mm板，這個(gè)系統(tǒng)馬上識(shí)別，出現(xiàn)警示，系統(tǒng)就停止工作。如果模具用了20萬(wàn)次，磨損了，甚至破裂的，那壓力達(dá)不到要求，系統(tǒng)一判斷馬上停止，并報(bào)警該處下模具可能破損，馬上檢

查。這就是在線質(zhì)量監(jiān)控。

還有一個(gè)就是在線質(zhì)量管理，如何管理呢？系統(tǒng)可以把生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)定參數(shù)和生產(chǎn)結(jié)果進(jìn)行收集和儲(chǔ)存，上傳到服務(wù)器，來(lái)滿(mǎn)足汽車(chē)工業(yè)要求生產(chǎn)質(zhì)量有五年的追溯性管理，同時(shí)也可以?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)，

使材料優(yōu)化得更好一點(diǎn)，或者優(yōu)化整個(gè)的連接點(diǎn)是多一點(diǎn)、少一點(diǎn)。目的只有一個(gè)，是要保證整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中每一個(gè)連接點(diǎn)都受到監(jiān)控，保證自沖鉚連接的可靠性和質(zhì)量一致性。

自沖鉚連接工藝的優(yōu)勢(shì)

1.自沖鉚連接工藝可連接不同材質(zhì)、不同厚度、不同硬度和不同強(qiáng)度的兩層或多層材料組合，是不同形態(tài)輕量化材料之間連接的最佳連接工藝之一。
2.自沖鉚連接工藝充分滿(mǎn)足不同形態(tài)材料之間連接的靜態(tài)強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)疲勞強(qiáng)度要求，能克服焊接工藝和傳統(tǒng)鉚接工藝不足，具有撞擊能量吸收功能，滿(mǎn)足安全方面的要求。因?yàn)樽詻_鉚點(diǎn)在遇到撞擊后

，需要拉伸大概10mm以后才斷裂，這就減緩了人身所受的沖擊力，因此在汽車(chē)安全方面是非常重要的。 B3.自沖鉚連接工藝允許不同形態(tài)輕量化材料之間涂結(jié)構(gòu)膠粘合層，達(dá)到車(chē)內(nèi)隔音降噪和防水密

封的目的。如果是用焊接，那勢(shì)必是需要特種焊和更復(fù)雜的工藝去做。因此，自沖鉚連接克服了焊接和傳統(tǒng)鉚接工藝的不足，并使結(jié)構(gòu)膠粘合層快速定型，進(jìn)行不間斷流水作業(yè)。
自沖鉚連接工藝與傳統(tǒng)鉚接工藝相比減少3/4工序，沒(méi)有凝膠固化時(shí)間，生產(chǎn)效率高；與特殊焊接相比，無(wú)論從設(shè)備投資、能耗成本核算，還是從工序繁簡(jiǎn)和操作要求相比，都具有不可比擬的綜合成本

優(yōu)勢(shì)。
自沖鉚連接生產(chǎn)設(shè)備，具有在線鉚接裝配質(zhì)量管理系統(tǒng)，生產(chǎn)過(guò)程可以全部在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)去除不良品，確保產(chǎn)品質(zhì)量100%合格。一旦出現(xiàn)不良品，設(shè)備會(huì)立即報(bào)警并診斷可能發(fā)生的原因，幫助解決

問(wèn)題。

自沖鉚連接在汽車(chē)輕量化中的實(shí)際應(yīng)用

先進(jìn)的輕量化連接工藝，是汽車(chē)的安全與可靠性能的重要技術(shù)保證。目前，歐洲的一款不同年代出版的車(chē)型，經(jīng)過(guò)輕量化優(yōu)化以后，車(chē)上的組件日益減少了，點(diǎn)焊和無(wú)鉚連接也逐漸減少甚至被去除掉

，自沖鉚點(diǎn)卻比以前增加很多，這是因?yàn)橛米詻_鉚連接質(zhì)量更可靠。
自沖鉚連接在汽車(chē)上的應(yīng)用主要表現(xiàn)在對(duì)車(chē)身輕量化材料連接的工藝應(yīng)用。目前主要用在六個(gè)方面：白車(chē)身上，四門(mén)兩蓋，橫梁車(chē)頂及加強(qiáng)筋，天窗、搖窗機(jī)、座椅等部件，儀表盤(pán)和安全氣囊等，還

有自沖鉚連接在輕量化材料或者多種材料組合的高質(zhì)量連接方面應(yīng)用。以發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋為例，現(xiàn)在歐洲的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋必須是用鋁合金的，以防止車(chē)撞人后造成二次傷害，用自沖鉚連接和無(wú)鉚連接兩

種工藝搭配，可以很好地解決鋁合金罩蓋在強(qiáng)度要求高的地方用自沖鉚連接，在強(qiáng)度要求不是很高的地方用無(wú)鉚連接。低成本加高質(zhì)量，沒(méi)有火花，沒(méi)有煙塵。又如安全氣囊，當(dāng)它受到碰撞打開(kāi)的時(shí)

候，氣囊張開(kāi)了，如果里面有尖銳的東西，就會(huì)把氣囊扎破，就起不到安全的要求。自沖鉚連接是用模具來(lái)連接的，可以保證連接點(diǎn)的外形是光滑的，沒(méi)有毛刺，不會(huì)在氣囊打開(kāi)的時(shí)候把它刺破。
中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)突破發(fā)展方向是：續(xù)駛能力突破。其中動(dòng)力蓄電池技術(shù)大容量、自重輕的突破，以及車(chē)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和輕量化應(yīng)用突破是關(guān)鍵。自沖鉚連接工藝技術(shù)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)不同形態(tài)的輕

量化材料之間的連接，而且能夠大幅度提高生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，還可以降低綜合成本，可以為中國(guó)汽車(chē)工業(yè)特別是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展做出的特殊貢獻(xiàn)。

目前國(guó)內(nèi)的奇瑞，吉利，華晨，都已經(jīng)開(kāi)始汽車(chē)輕量化的自沖鉚接機(jī)制造。