作者：武漢埃瑞特機械制造有限公司 袁濤

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隨著汽車制造業(yè)競爭的日益劇烈，對汽車的輕量化提出了越來越高的要求。

汽車輕量化的重要潛力是在車身的制造中大量使用輕金屬和非金屬，例如鋁、鋁合金、鎂合金以及強化塑料等板料之間的應(yīng)用，故采用鉚接技術(shù)連接車身的內(nèi)外覆蓋件而替代點焊，特別是自沖鉚接（SPR-Self Piercing Riveting）工藝，越來越受到重視和青睞。
半空心鉚釘自沖鉚接工藝
半空心鉚釘?shù)淖詻_鉚接工藝如圖所示，壓邊圈首先向下運動對鉚接材料進行預壓緊，防止鉚接材料在鉚釘?shù)淖饔昧ο孪虬寄��?nèi)流動，而后沖頭向下運動推動鉚釘刺穿上層材料。在凹模與沖頭的共同作用下鉚釘尾部在下層金屬中張開形成喇叭口形狀以便鎖止鉚接材料，達到連接目的。半空心鉚接工藝鉚接相同金屬材料時，較厚的放在下層；鉚接兩層不同金屬材料時，將塑性好的材料放在下層；鉚接金屬與非金屬材料時，將金屬材料放在下層。
在汽車車身制造中，考慮到具體的生產(chǎn)環(huán)境、自沖鉚接工藝的特點、連接強度以及所應(yīng)用材料的機械性能等要求，又由于實心鉚釘?shù)你T接工藝有很多自身的局限性，所以在汽車輕量化生產(chǎn)中主要應(yīng)用半空心鉚釘?shù)淖詻_鉚接工藝。

半空心鉚釘自沖鉚接機原理圖

實心鉚釘自沖鉚接工藝
腰鼓形實心鉚釘自沖鉚接工藝，沖頭推動實心鉚釘一起向下運動，鉚釘下部的刃口將鉚接材料沖掉并從凹模內(nèi)落下，鉚釘?shù)竭_凹模后停止運動；隨著沖頭的繼續(xù)下行，沖頭下端面的凸臺對被鉚接材料加壓，迫使其發(fā)生塑性變形而向內(nèi)做徑向流動，使其緊緊包住腰鼓形鉚釘，從而形成穩(wěn)定的鎖止狀態(tài)。這種鉚接工藝只能用于塑性金屬與金屬間的連接。
另一種實心鉚釘自沖鉚接工藝，其鉚釘形狀并非腰鼓形，但鉚釘上有一環(huán)形凹槽。當沖頭下行至下死點后擠壓鉚接材料，下層的被鉚接材料受擠壓產(chǎn)生徑向流動將凹槽的凹槽充滿，而鉚釘?shù)纳隙嗣鎰t產(chǎn)生"鐓頭"，而將兩層材料鉚接在一起。

自沖鉚接設(shè)備類型
IRIVET手持式、臺式自動式、電動伺服式

手持式鉚接設(shè)備
該鉚接設(shè)備采用模塊化設(shè)計，部件互換簡捷方便，比如不同尺寸的C型框架，用于3mm或5mm直徑鉚釘?shù)你T頭，以及用于自沖鉚接螺栓的特制鉚頭。還可配備鉚釘拆除配件，用于汽車的修理工作。
手動控制鉚接設(shè)備基本配置一般包括泵站、C型框架、液壓執(zhí)行機構(gòu)和鉚模。泵站通過液壓油將壓力傳輸至鉚槍，進而推動安裝在C型框架上的液壓執(zhí)行機構(gòu)�？赏ㄟ^手動開關(guān)或腳動開關(guān)來控制鉚接動作。
單動式液壓執(zhí)行機構(gòu)：該驅(qū)動模式經(jīng)濟劃算，一般用于鉚接工作量不是很大的情況。使用單相220伏交流電源，這個系統(tǒng)可在車間里方便的移動。外型緊湊，重量較輕，操縱方便靈活。
雙動式液壓執(zhí)行機構(gòu)：鉚接工序完成周期短，液壓管長度可以達到25米。該系統(tǒng)可在繁重的工作條件之下連續(xù)工作，生產(chǎn)率較高。其結(jié)構(gòu)簡單而且堅固，將保養(yǎng)和維修的工作量降到了最低，節(jié)省現(xiàn)場人力。
雙動預緊式液壓執(zhí)行機構(gòu)：該系統(tǒng)在開始鉚接之前，先對被鉚接板材實施較高的壓力。這一系統(tǒng)最初是為鉚接后需要較高板材平整度的汽車工業(yè)研發(fā)的。多年來該系統(tǒng)的可靠性在實際應(yīng)用中已經(jīng)被證實。
一般情況下，懸吊系統(tǒng)與彈簧或氣動平衡系統(tǒng)聯(lián)合使用.

臺式自動控制鉚接設(shè)備
液壓驅(qū)動鉚接設(shè)備：與既有自動生產(chǎn)工作站整合，一個工作站可有一套或多套 鉚接設(shè)備可與機器人或數(shù)控的控制系統(tǒng)整合聯(lián)動；按照客戶需求訂制控制硬件；一套液壓驅(qū)動裝置可以驅(qū)動一套或多套鉚接設(shè)備；鉚頭回程設(shè)定功能，降低工序完成周期；可配備公司產(chǎn)品：監(jiān)測系統(tǒng)，或人機界面屏幕；既可使用鉚釘帶供釘，也可使用吹送供釘。

電動伺服鉚接設(shè)備
基于模塊化設(shè)計思路，電動伺服鉚接設(shè)備的大量零部件可與液壓臺式鉚接設(shè)備互換，包括鉚頭、C型框架和供釘系統(tǒng)等。這種"混合＋匹配"的特性不僅使零部件的使用更加合理，更為開發(fā)新機型時從原型機到實際產(chǎn)品的開發(fā)過程帶來了巨大的經(jīng)濟性。

自沖鉚接的應(yīng)用

自沖鉚接可以廣泛地適用于制造業(yè)諸多方面：
用于連接碳鋼和不銹鋼、鋁、銅和磷青銅等材料；可以鉚接涂上一層具有金屬性或有機性的材料，極好地適應(yīng)防腐保護的要求；可以大批量生產(chǎn)，且鉚接過程可進行監(jiān)控；可由傳送帶、鉚釘盒或可裝200-10000鉚釘?shù)墓茏庸��?yīng)，也可以從經(jīng)過篩選的100%合格的密封包裝隨用隨�。汇T接過程可手工操作或半自動操作，或設(shè)計為裝配線全自動化或機器人操作。
埃瑞特(IRIVET)公司生產(chǎn)的自沖鉚釘，按照其幾何形狀和尺寸的不同，共分為五大系列。每一系列又根據(jù)其不同的材質(zhì)、鉚釘頭形式、釘桿直徑和長度分成很多不同類型，全面滿足用戶的工藝要求和應(yīng)用需要。
自沖鉚接類型選擇為一個給定的鉚接工藝要求選擇最佳的鉚釘，需要考慮大量的工藝參數(shù)和過程細節(jié)。選好鉚釘之后還要配以適合于客戶實際應(yīng)用情況的鉚接設(shè)備。選擇鉚釘時一般需要考慮下述要點：
典型應(yīng)用特征實例
板材類型：鋁板，鋼板，塑料板或復合材料
較低硬度材質(zhì)：冷卷鋼板或鋁板中等硬度材質(zhì)、熱卷鋼板，擠壓板材或鑄造板材
低延伸率材質(zhì) 中碳鋼，有色合金或塑料板
高延伸率材質(zhì) HSLA鋼或DP & TRIP鋼
目前市場上常見的自沖鉚接品牌有IRIVET（埃瑞特），Henrob（亨羅布）等等。