半空心铆钉自冲铆接的工艺参数及铆接质量的判定

基于铝合金车身的自冲铆工艺研究张建武【摘要】以新能源汽车铝合金车身自冲铆接和自冲铆一粘接复合接头为对象,通过试验分析对比不同剖面尺寸的内锁值以及加粘接剂对自冲铆接接头强度的影响。

试验表明,不加胶的情况下,随着内锁值的增大,接头剪切强度也越大,但是内锁值增加到0.2以上时,强度基本趋于稳定不变;加结构胶的情况下,剪切强度是不加胶的3倍以上,且强度值不受内锁值的变化影响。

加胶之后,接头失效形式稳定为从上部材料脱落。

【期刊名称】《汽车制造业》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】3页(P36-38)【关键词】铝合金车身;接头强度;工艺;自冲铆接;剪切强度;新能源汽车;失效形式;粘接剂【作者】张建武【作者单位】[1]广州汽车集团股份有限公司汽车工程硏究院;【正文语种】中文【中图分类】U27以新能源汽车铝合金车身自冲铆接和自冲铆—粘接复合接头为对象，通过试验分析对比不同剖面尺寸的内锁值以及加粘接剂对自冲铆接接头强度的影响。

试验表明，不加胶的情况下，随着内锁值的增大，接头剪切强度也越大，但是内锁值增加到0.2以上时，强度基本趋于稳定不变；加结构胶的情况下，剪切强度是不加胶的3倍以上，且强度值不受内锁值的变化影响。

加胶之后，接头失效形式稳定为从上部材料脱落。

新能源汽车是汽车制造商当前以及未来发展的重点和主题，而车身传统用钢已不再适用于该主题，必须开发轻质合金和其他先进材料。

当前轻质材料有铝合金、镁合金以及碳纤维材料等。

而铝合金材料的应用，可以大大促进新能源汽车的发展。

但铝材在汽车的应用上面临许多新的技术难题。

自冲铆接是一种冷成形的连接方法，可以将铝合金等材质形成可靠的连接。

然而，当前自冲铆接技术在我国汽车制造业中的研究和应用刚有了初步的进展，影响自冲铆接接头质量的参数众多，但各个参数对接头质量的影响程度有待研究。

对自冲铆接工艺的研究，可以大力促进新能源汽车尤其是车身的优化和减重。

半空心铆接在行业内俗称SPR铆接，是一种机械冷连接，完全不受铝合金材料的化学特性所影响，能够很好地将铝板和铝板、铝板和钢板连接起来。

doi ：10．16576/j．cnki．1007－4414．2016．01．002基于Simufact Forming 的半空心铆钉自冲铆接参数对铆接成形的影响研究*张雨桐，刘瑞军*（北华大学汽车建筑工程学院，吉林吉林132013）摘要：以1．5mm+1．5mmA6062铝合金为研究对象，结合单一变量设计法进行参数组合，使用Simufact forming 有限元软件对铆接过程进行模拟仿真，主要研究了凹模深度、凹模凸台高度、冲头速度3个工艺参数对半空心铆钉自冲铆接成形的影响，及参数对几何特征量的影响趋势，为半空心铆钉自冲铆接工艺参数进一步优化提供有益的借鉴。

关键词：数值模拟；自冲铆接；Simufact forming ；工艺参数中图分类号：TG938文献标志码：A文章编号：1007－4414（2016）01－0004－04Impact Ｒesearch on Self－Piercing Ｒiveting Parameters of Half－Hollow Ｒivet onＲiveting Forming Based on the Simufact Forming SimulationZHANG Yu－tong ，LIU Ｒui－jun（School of Car Construction Engineering ，Beihua University ，Jilin Jilin 132013，China ）Abstract ：In this thesis ，taking 1．5mm+1．5mm A6062aluminum as the research object ，the single variable design method is used for parametric combination ，and the infinite element software Simufact forming is used to simulate the process of self－piercing riveting．The influences of the three technological parameters which are the depth of the die ，the die projection height and the punch speed on the half－hollow rivets forming are mainly researched ，the effect trend of the parameters on the geomet-ric characteristics is also studied ，thus it would offer some beneficial reference for further process optimization of half－hollow rivets parameters．Key words ：numerical simulation ；self－piercing riveting ；Simufact forming ；process parameters0引言汽车轻量化实现的有效途径之一是在车身上大量使用铝合金轻质材料，而在汽车上应用铝合金会给连接技术带来难题，近年来，一种能够连接有色轻型金属的自冲铆接技术出现在汽车车身制造上，极大的改善了现有的困难，但其应用还受到一些限制，对它的工艺参数及成形规律的研究，将有很大的指导作用。

冷作自冲铆接工艺参数分析作者：郭延刚来源：《中国科技博览》2013年第29期摘要：根据冷作自冲铆接原理并结合自冲铆接的工艺性特点对铆接过程中模具设计与参数选择、铆钉尺寸选择和板材尺寸选择等进行了分析，根据铆接测试结果提出了提高铆接质量的合理参数选择。

关键词：铆接冷作自冲工艺参数中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-076-01一.冷作自冲铆接基本原理自冲铆接用于连接两种或两种以上金属板材的冷连接。

特制铆钉在铆接机的作用下穿透顶层板材之后，下部铆模作用于铆钉尾部的中空结构，使得其扩张刺入底层板材，从而形成牢固的铆接点，自冲铆接的特点是铆钉刺入底层板材而并不刺穿，如图一所示。

根据铆钉的特点，自冲铆接可以分为半空心自冲铆接和实心铆钉自冲铆接，其中半空心自冲铆接由于具有良好的工艺性，在实际生产中比其他铆接形式具有优越性，从而得到了广泛的应用。

由上图可以看出，半空心铆钉自冲铆接工艺类似于金属冲压成型原理，特别是对于几种复合结构的板材铆接，其工艺性参数要求较高：铆接模具设计要合理；铆钉的形状、尺寸和材质性能要合理；铆接板材的材质性能和尺寸要合理等。

本文主要对以上三个方面的工艺参数进行分析。

二.冷作自冲铆接主要工艺参数选择根据自冲铆接原理，为了提高铆接质量和铆接后的外观要求，铆接后的铆钉应完全进入铆接板材。

铆钉头部材料应该压齐于上层板料的上表面，铆钉尾部材料应恰好充满于模具型腔。

按照这种设计原则，将会出现模具、板料组合、铆钉的唯一性，即一种铆接模具对应一种铆钉和一种板料组合。

而在实际应用中，为了提高铆接效率，减少铆接工装的更换，往往是用一种模具，同时铆接两种或两种以上不同型号的铆钉，同时铆接不同厚度组合的铆接板料。

针对这种情况，必须对模具的型腔设计进行一定的圆整，使得其满足上述要求。

1.自冲铆钉尺寸的选择原则铆钉的尺寸包括直径和长度。

一般先确定铆钉直径，然后确定铆钉长度。

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上海途博工业技术有限公司技术研究中心自冲铆接技术类型，很多人不知道自从铆接的技术类型，现在一起来看看吧：
1、半空心自冲铆接技术，半空心铆钉的自冲铆接技术如图3所示，压边圈首先向下运动对铆接材料进行预压紧，防止铆接材料在铆钉的作用力下向凹模内流动，而后冲头向下运动推动铆钉刺穿上层材料。

在凹模与冲头的共同作用下铆钉尾部在下层金属中张开形成喇叭口形状以便锁止铆接材料，达到连接目的。

半空心铆接工艺铆接相同金属材料时，较厚的放在下层;铆接两层不同金属材料时，将塑性好的材料放在下层;铆接金属与非金属材料时，将金属材料放在下层。

在汽车车身制造中，考虑到具体的生产环境、自冲铆接工艺的特点、连接强度以及所应用材料的机械性能等要求，又由于实心铆钉的铆接丁艺有很多自身的局限性，所以在汽车轻量化生产中主要应用半空心铆钉的自冲铆接工艺。

2、实心铆钉自冲铆接技术，腰鼓形实心铆钉自冲铆接工艺，如图1所示，冲头推动实心铆钉一起向下运动，铆钉下部的刃口将铆接材料冲掉并从凹模内落下，铆钉到达凹模后停止运动;随着冲头的继续下行，冲头下端面的凸台对被铆接材料加压，迫使其发生塑性变形而向内做径向流动，使其紧紧包住腰鼓形铆钉，从而形成稳定的锁止状态。

这种铆接工艺只能用于塑性金属与金属间的连接。

另一种实心铆钉自冲铆接技术如图2所示，其铆钉形状并非腰鼓形，但铆钉上有一环形凹槽。

当冲头下行至下死点后挤压铆接材料，下层的被铆接材料受挤压产生径向流动将凹槽的凹压边圈槽充满，而铆钉的上端面则产生“镦头”，而将两层材料铆接在一起。

半空心铆钉的用法
一、半空心铆钉的用法
半空心铆钉呀，可有趣啦。

（一）在连接薄金属板方面
薄金属板比较脆弱，如果想要把它们连接起来，半空心铆钉就超级有用。

你就把半空心铆钉穿过两块或者多块薄金属板上预先打好的孔，然后呢，在铆钉的另一头，用工具把它的尾部弄变形，就像给它戴了个小帽子一样，这样就能把金属板紧紧地连接在一起啦。

比如说，在一些简易的金属盒子制作中，用半空心铆钉连接，既简单又牢固。

（二）在皮革制品中的使用
嘿，你要是玩过皮革手工制作就知道。

当我们要把两块皮革连接起来的时候，半空心铆钉可就是个小能手。

先在皮革上打好合适的孔，再把铆钉插进去，之后用专门的工具把铆钉的尾部撑开，就像给皮革穿上了个小纽扣一样，特别酷。

像是制作一些个性的皮革包包或者腰带的时候，半空心铆钉能起到很好的装饰和连接作用。

（三）在木工小物件中的用法
木工活儿里也有它的身影哦。

对于一些比较薄的木板连接，如果不想用钉子或者胶水弄得乱糟糟的，半空心铆钉就派上用场啦。

在木板上钻好孔，把铆钉放进去，然后用工具把它固定好，这样就可以把小木板连接得稳稳当当的。

像做个小的木质首饰盒或者小书
架的隔板连接，半空心铆钉都是不错的选择。

半空心铆钉冲头加工方法我折腾了好久半空心铆钉冲头加工方法，总算找到点门道。

我一开始是瞎摸索，根本不知道从何下手。

我就想着这冲头应该和其它金属加工有点相似吧，就按照普通冲头的加工方法尝试起来。

我先拿了一块合适的钢材，想着得把大致的形状弄出来吧。

我就用切割机开始切，可这一切就出问题了。

我发现切割的尺寸老是掌握不好，不是长了就是短了，就像切菜的时候想切一根均匀的胡萝卜，结果切得歪歪扭扭的。

这才意识到这种粗略的切割不行。

后来我就去求助了一位老师傅。

老师傅告诉我，对于半空心铆钉冲头，切口很重要，得慢慢打磨。

我听取了他的建议，用锉刀慢慢打磨。

但是这个过程真的很考验耐心，稍微不注意，就打磨偏了。

有一次我打磨的时候分神了，结果冲头的一边就有点斜了，报废了一个材料。

这可把我心疼坏了，毕竟材料也不便宜。

我还试过去用机器精准切割，但是机器的参数设置我老是搞不明白。

我在网上找了很多教程，按照教程一步一步来，可是不同的机器可能还有细微的差别。

比如说那转速的设置，教程上说2000转合适，但我试了之后，发现切割出来的冲头表面很粗糙，后来我就一点一点调整，发现1800转左右对我的这台机器来说刚刚好。

再说到冲头的空心部分加工。

我一开始想着直接挖空不就得了，就用钻孔机开始钻。

但这又出现新问题了，钻的时候很容易就把周围的金属弄变形了。

我这才明白要先确定大的形状，然后再小心翼翼地往中间掏空。

而且这个掏空过程最好分多次进行，就像吃馒头不能一口吞，要一小口一小口咬，每次钻一点，再进行打磨调整。

加工半空心铆钉冲头的时候，测量也是关键。

就得时不时地量一量，无论是长度还是直径，就像做衣服的时候要不断量尺寸一样，偏差一点可能整个冲头就不能用了。

我老是忘记测量，导致做了好几个冲头不符合要求，得时刻提醒自己才行。

另外，对于冲头头部的形状塑造，需要更加精细的打磨。

如果想让它更光滑，可以用砂纸慢慢蹭，从粗砂纸到细砂纸一点点来。

我靠着不断的尝试和犯错才学会这些的，希望我的这些经验能给你点帮助。

半空心台阶铆钉是一种常用的铆接方法，常用于连接金属零件。

其标准包括以下方面:
材料选择:半空心台阶铆钉通常使用钢或铝等金属材料。

铆接参数:包括铆接压力、铆接温度、铆接时间等参数，需要根据金属材料和零件结构进行合理设置。

铆接工具:半空心台阶铆钉需要使用特殊的铆接机具，如铆钉枪、铆钉锤等。

铆接质量检查:需要进行严格的铆接质量检查，确保铆接接头的强度和密封性能。

总之，半空心台阶铆钉是一种重要的铆接方法，需要按照标准进行操作，以保证铆接接头的质量和可靠性。

铆钉检验方法及判定标准嘿，咱今儿就来聊聊铆钉检验方法及判定标准这档子事儿！你说这铆钉啊，就像咱生活里那些小小的但又至关重要的角色。

它把各种东西紧紧连接在一起，要是它出了啥岔子，那可不得了！那怎么检验铆钉合不合格呢？先看看外观呗！就跟咱看人先看脸一样，铆钉的表面得光滑平整，不能有啥坑坑洼洼的，也不能有裂缝啥的。

你想想，要是一个铆钉长得歪瓜裂枣的，你能放心让它去承担连接的重任吗？那不是开玩笑嘛！这就好比你找对象，总不能找个满脸麻子还邋里邋遢的吧！再量量尺寸。

铆钉的直径、长度啥的都得符合要求啊，不能大了也不能小了。

这就跟你穿鞋子一样，得合脚才行，大了不跟脚，小了挤得难受。

要是铆钉尺寸不对，那安装起来不是松松垮垮就是根本装不进去，这多闹心啊！然后呢，还得检查铆钉的硬度。

这可关系到它的结实程度呢！要是太软了，稍微用点力就变形了，那还能起到啥连接作用？就好比一根面条去当柱子，能撑得住吗？还有啊，看看铆钉的安装情况。

它得安装牢固，不能摇摇晃晃的。

这就好像盖房子，根基不牢，那房子还不得摇摇欲坠啊！那怎么判定铆钉合格不合格呢？这可得好好说道说道。

如果外观有明显缺陷，那肯定不行啊！这就像一个人脸上有个大疤，谁看了都觉得不舒服。

尺寸不对也不行，那就是个“残次品”。

硬度不够更不行，这不是关键时刻掉链子嘛！安装不牢固，那还不如不用铆钉呢！咱举个例子哈，你想想，如果飞机上的铆钉不合格，那在天上飞着飞着突然出问题了，这得多吓人啊！又或者是大桥上的铆钉有问题，那大桥还能稳稳当当的吗？所以说啊，铆钉检验可不能马虎，这关系到好多人的安全和好多东西的正常使用呢！咱平常可能不太注意这些小小的铆钉，但它们真的很重要。

就像生活中的很多小细节一样，不注意看不出来，可一旦出了问题，那可就麻烦大了。

所以啊，大家都得重视起来，别小看了这铆钉检验方法及判定标准。

总之呢，铆钉虽小，责任重大。

咱可得好好把关，让合格的铆钉发挥它们应有的作用，为我们的生活和各种工程保驾护航！这可不是闹着玩的呀！。

SPR自冲铆接技术研究现状及应用前景吴小丹;王敏;孔谅;王大明【摘要】SPR(Self-Piercing Riveting)自冲铆接技术作为一种新型连接工艺,广泛应用于汽车车身制造中.阐明SPR工艺研究的难点和铆接的变形过程,归纳总结国内外关于SPR的相关研究现状,探讨接头质量的评价指标及方法,探究未来SPR工艺研究的方向和研究重点,并列举SPR工艺在汽车工业与其他领域中的应用.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2016(046)004【总页数】6页(P31-36)【关键词】自冲铆接;汽车车身制造;质量评价【作者】吴小丹;王敏;孔谅;王大明【作者单位】上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室,上海200240;上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室,上海200240;上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点实验室,上海200240;上海拖拉机内燃机有限公司,上海200433【正文语种】中文【中图分类】TG938近年来在汽车制造工业中“轻量化”已成为发展的趋势，车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性等方面都有很大的益处。

实现轻量化的关键在于“多材料结构”的设计，即在车身不同的位置使用不同的材料[1]。

铝合金凭借其低密度、高强度、耐蚀性等性能，得到了汽车制造商的青睐，并在车身设计制造中得到了广泛的应用。

铝合金能否快速应用于汽车行业很大程度上取决于铝连接工艺的发展，特别是关于铝钢异种材料的连接工艺。

SPR自冲铆接工艺克服了传统铆接工艺外观差、效率低、工艺复杂等缺点，实现冲、铆一次完成，连接过程不破坏板材的镀层，为汽车车身的连接开辟了新途径[2]。

目前，SPR技术已成为欧美高端车型制造中的关键连接技术之一，并且成熟应用于宝马、奥迪、沃尔沃和美洲虎等汽车的铝钢混合车身连接中，其中美洲虎铝制车身连接中SPR铆钉的使用已达3 000多个。

为了使SPR工艺得到更广泛的应用，在此针对已有的国内外SPR工艺技术的研究现状进行归纳、总结，提出未来SPR工艺研究发展的重点趋势。