沖壓工藝是一種金屬加工方法，它是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，利用模具和沖壓設(shè)備對板料施加壓力，使板料產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得具有一定形狀、尺寸和性能的零件(沖壓件)。

鉚接質(zhì)量好壞直接影響車身零件的強度及整車性能，故生產(chǎn)過程中的鉚接質(zhì)量控制尤為重要。鉚接工藝參數(shù)及模具結(jié)構(gòu)參數(shù)決定了鉚接接頭的強度，而板材的特性以及在生產(chǎn)過程中鉚接設(shè)備參數(shù)控制直接影響鉚接的穩(wěn)定性。螺盛盾小螺通過介紹沖壓鉚接工藝，針對鉚接設(shè)備，從鉚接零件板料性能、鉚接設(shè)備參數(shù)設(shè)定和鉚接槍體設(shè)計等方面，探討了鉚接質(zhì)量影響因素，為鉚接技術(shù)的應(yīng)用和鉚接零件質(zhì)量控制提供了參考。

沖壓鉚接工藝

沖壓鉚接是通過圓形凸模和凹模，在專用的壓力裝置上進行一個沖壓過程，將被連接的板件擠壓進凹模，形成板件之間互鎖的機械連接。板料成形原理是：凸模不斷下行，凸模側(cè)材料受壓彎曲并局部發(fā)生塑性變形，同時擠壓凹模側(cè)材料一起向下流動，在沖壓力的作用下逐漸向凹模內(nèi)凹槽處流動，直至填充凹模的環(huán)形凹槽，這時凸模側(cè)的材料“嵌入”凹模側(cè)材料中，形成沖壓鉚接點，實現(xiàn)上下層板材的機械連接。板件沖壓鉚接剖面如圖1所示。

沖壓鉚接剖面

目前，沖壓鉚接技術(shù)已在國內(nèi)外汽車制造企業(yè)的車身制造中廣泛應(yīng)用，國內(nèi)主要應(yīng)用沖壓鉚接設(shè)備(見圖2)，其原理是采用氣液增力缸進行壓力供給，并通過控制沖壓鉚接接頭底部厚度進行質(zhì)量控制，如圖3所示。

沖壓鉚接接設(shè)備

鉚點底厚

沖壓鉚接質(zhì)量影響因素

沖壓鉚接質(zhì)量影響因素包括鉚接板材特性、行程開關(guān)及油壓開關(guān)值設(shè)定、鉚接壓力上下限設(shè)定、凹模驅(qū)動平衡缸設(shè)置和鉚接槍槍體變形。

1、鉚接板材特性

沖壓鉚接工藝可以實現(xiàn)鋼質(zhì)及鎂鋁合金的連接，亦可用于非金屬與復(fù)合材料以及高強鋼之間的連接。所連接板料的性能將影響沖壓鉚接接頭連接質(zhì)量。在鋁板的鉚接過程中，凸凹模完成鉚接后，材料容易貼附在模具上，產(chǎn)生粘?，F(xiàn)象，使兩層板料產(chǎn)生相對運動，鉚點底厚不穩(wěn)定，影響零件鉚接質(zhì)量。通?？梢圆捎脙煞N方法解決，一種是在凸模上增加鍍層，減少凸模與板料的黏附力;另一種是通過凸模側(cè)增加噴油裝置，在鉚接之前對板料進行噴油潤滑處理，減少鋁板粘模，保證鉚接質(zhì)量穩(wěn)定性。

2、行程開關(guān)及油壓開關(guān)值設(shè)定

為控制鉚接底厚，某鉚接設(shè)備設(shè)計了行程開關(guān)，即限制凸模下行的機械死點。行程開關(guān)值的設(shè)定直接反映沖壓鉚接接頭的底厚值，設(shè)置過小將產(chǎn)生鉚點開裂(見圖4);設(shè)置過大則兩層板之間無法形成有效鑲嵌，從而影響鉚接接頭強度。油壓開關(guān)值是控制油壓缸壓力到位、凸模返程的油壓值。一般在行程開關(guān)和油壓開關(guān)都觸發(fā)的情況下鉚接設(shè)備結(jié)束鉚接，凸模返程。若油壓開關(guān)值設(shè)定偏小，則會出現(xiàn)沒達到足夠的底厚值，凸模即回程，不能實現(xiàn)有效鉚接的情況。因此，在設(shè)備進廠前及產(chǎn)品試生產(chǎn)階段要預(yù)設(shè)行程開關(guān)及油壓開關(guān)，并根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用時鉚點的底厚狀態(tài)進行調(diào)整，確保鉚接質(zhì)量。

鉚接點開裂

3、鉚接壓力上下限設(shè)定

鉚接過程通常采用沖壓力—位置監(jiān)控系統(tǒng)進行鉚接最大沖壓力和底厚值監(jiān)控(見圖5)。根據(jù)鉚接實驗及試生產(chǎn)時的鉚接接頭數(shù)據(jù)，設(shè)置鉚接峰值壓力的上下限，通過監(jiān)控凸模下行至止點位置的峰值壓力值是否在壓力上下限范圍內(nèi)，監(jiān)控鉚點質(zhì)量，同時可針對峰值壓力的超差報警，進行模具損壞或放錯零件等原因分析。因此，鉚接壓力上下限的設(shè)定十分重要，壓力上下限設(shè)置過寬，容易將不合格鉚點監(jiān)控為合格鉚點，造成零件質(zhì)量問題漏判;而壓力上下限設(shè)置過窄，則會導(dǎo)致設(shè)備頻繁報警，影響正常生產(chǎn)。在實際生產(chǎn)過程中，需加強鉚點壓力數(shù)據(jù)積累，根據(jù)鉚點的底厚數(shù)據(jù)值進行壓力上下限優(yōu)化設(shè)定。

鉚接壓力監(jiān)控

4、凹模驅(qū)動平衡缸設(shè)置

一般凸模驅(qū)動鉚接過程為凸模從上側(cè)厚板零件沖向下側(cè)薄板零件，而在零件制造過程中，厚板零件放置在下側(cè)時，需采用凹模驅(qū)動裝置，即氣液增力缸驅(qū)動上部薄板側(cè)凹模下行，保證凸凹模與板料貼合，而凸模沖壓下部厚板側(cè)板料進入凹模的動作需要采用平衡缸帶動整個槍體運動補償完成。平衡缸的設(shè)置也直接影響鉚點的底厚，平衡缸設(shè)置不合理容易產(chǎn)生鉚點底厚不達標(biāo)，或鉚點周圍表面出現(xiàn)凹坑的現(xiàn)象，影響鉚接零件質(zhì)量。凹模驅(qū)動設(shè)備如圖6所示。

凹模驅(qū)動設(shè)備

5、鉚接槍槍體變形

鉚接槍一般為C形，在鉚接過程中，鉚接槍在沖壓力的作用下會產(chǎn)生槍體變形(見圖7)，若整個槍體的剛度不足，其變形量超過許用值將導(dǎo)致鉚接板料之間無法形成有效鑲嵌，從而降低鉚接強度。因此，在鉚接槍設(shè)計時，需要根據(jù)板材匹配確定的模具及沖壓力值，計算鉚接槍在該沖壓力作用下的變形情況，通過更改鉚接槍局部結(jié)構(gòu)設(shè)計或材料厚度來確保鉚接槍變形量在合理范圍內(nèi)，以保證鉚接接頭的質(zhì)量。

槍體變形CAE分析

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