自冲铆接类型及技术特点
铆接分类
一、铆钉铆接的6种类型：1、冲压铆接：较早兴起、研究较早的传统铆接技术。
人工锤击、机器冲压对轴向进行施加铆接力（多为冲击力）。
缺点：假如铆接所需铆接力较大，难以铆接较大直径的铆钉。
冲击式铆接的铆接质量不高，噪音大，工作环境较差。
2、碾压铆接：碾压铆接过程中铆接凸模(铆杆)与铆钉轴线呈锐夹角，其在做特定的运动轨迹时也有向下压的运动，使铆钉头部受到连续局部均匀的碾压作用后形成所需铆接形状。
可分为径向式和摆碾式。
相对传统的铆钉铆接，碾压铆接在铆接过程中，无相对滑动无冲击，铆接质量高、能耗低（铆接力小、效率高），噪音和振动小，可以铆接多种材料。
实用范围广，即可用于有铆钉铆接、也可用于无铆钉铆接，而且对于许多难铆材料和特殊接头形状可胜任。
只要按照所需的铆接来改变铆接凸模的形状。
3、哈克拉铆钉（HUCK）铆接：利用虎克定律原理，用拉铆钉专用设备将结合件夹紧后，将套环的金属挤压并充满到带有多条环状沟槽的栓柱凹槽内，使套环与栓柱严密结合的一种紧固方式。
优点：夹紧力高、抗振和抗疲劳性能好、工作效率高。
缺点：铆钉较长较重，制造难度和价格相对传统铆钉铆接贵一些，主要适合于附加值高、载荷要求较高等行业。
HUCK紧固件是目前世界上唯一不需要扭力而产生紧固力的紧固件。
其紧固力大小取决于螺杆直径大小及相配套的套环。
重型载货汽车应用比较多。
图1 哈克拉铆钉铆接过程4、锌合金铆钉旋转法：利用铆钉材料的熔点低和摩擦生热的原理，在铆钉旋转钻入板料时互相摩擦，使材料局部变热软化，增加塑性，形成墩头，从而达到铆合的目的。
优点：铆接前不需要预先钻孔，相对工艺简单，操作方便。
铆接的产品美观，劳动强度低，生产效率高。
缺点：铆钉制造价格贵，并且铆接过程还要考虑冷却的因素。
图2 锌合金铆钉示意图5、实心铆钉自冲铆接：是把要连接的板料固定在凹模和压边圈之间，通过冲头向下运动将实心铆钉穿透上下层板料，并冲出小块金属，然后在下模的反作用力下，把部分下层板料材料压入环形沟槽，进而形成互锁机构。
自冲铆连接工艺浅析
・工艺与装备 2020-06/
图1 自冲铆连接工艺
图2 工作原理夹紧阶段加强板
（防电腐蚀+防水+
提高连接强度和刚度）
在涂装工序
进行涂布
上边梁内板侧围外板
造型筋防水胶
SPR 作业孔
结构用黏合剂
顶盖SPR
（STEEL ）
（STEEL ）（STEEL ）
（ALUMINUM ）
冲裁阶段扩张阶段冲铆完成AI 汽车网—成功案例
使两层板或三层板无法脱落。
4.铆钉尺寸的选择原理铆钉的尺寸包括直径（铆钉腿部直径）和长度。
一般先确定铆钉直径，然后确定铆钉长度。
（1）铆钉直径选择铆钉直径的选择只需要根
据铆接板料厚度来决定，一般铆接板料厚度越大，铆钉的直径越大，如连接2.0 mm+2.0 mm 厚的板料，多选用φ5 mm 直径的铆钉；连接1.0 mm+1.0 mm 厚的板料，多选用φ3 mm 直径的铆钉。
铆钉一般直径范围为：φ3～φ6 mm 。
（2） 铆钉长度选择铆钉的理论长度为L =T +C 图3 铆接断面搭接长度/mm 搭接长度公差/mm 铆点位置十字拉伸
十字拉伸判定
1-
突出量2-
下板
最小
壁
厚3-互锁
力学检测
撕裂位置判定结果
母材撕裂母材撕裂
样品外表面和内部未出现明
显锈蚀样品外表面
和内部未出
现明显锈蚀
样品外表面
和内部未出
现明显锈蚀
样品外表面未
出现锈蚀，内
部出现红锈
样品外表面和
内部未出现明
显锈蚀
样品外表面未出
现锈蚀，内部出
现严重红锈17 m。
工业自动化中的自动化铆接技术
工业自动化中的自动化铆接技术随着科技的不断发展，工业生产领域也越来越注重提高生产效率，降低成本，并确保产品质量。
在此过程中，自动化技术又再次成为了工业界的热点话题。
而在众多自动化技术中，自动化铆接技术也开始引起了人们的关注。
一、自动化铆接技术概述自动化铆接技术是指利用先进的机器人和自动化设备来完成铆接过程的一种新型技术。
目前，自动化铆接技术已经被广泛应用在车辆、飞机、船舶以及建筑等领域。
这种技术在生产效率、产品质量和成本控制方面都有着显著的优势。
二、自动化铆接技术的优势1. 提高生产效率自动化铆接技术可以极大地提高生产效率。
由于自动化设备可以快速准确地完成铆接过程，生产线的铆接速度和输出量都可以得到大幅度提升，从而使生产效率得到了明显的提高。
2. 保证产品质量传统的手工铆接技术存在人为因素干扰的风险，而自动化铆接技术可以快速准确地完成铆接过程，从而消除了铆接中的人为误差。
此外，自动化铆接技术可以更加精确地控制铆接力度和接合密度，从而提高了产品质量并减少了因不良铆接引起的问题。
3. 降低生产成本传统的手工铆接需要大量的人工劳动，耗时且劳动力成本高。
而自动化铆接技术可以减少人工投入，从而降低人工成本，同时自动化设备的占地面积也相对较小，从而减少了工厂的租金和人员维护成本。
三、自动化铆接技术的应用1. 车辆制造自动化铆接技术在车辆制造领域得到了广泛应用。
在汽车生产领域，自动化铆接技术被用来完成车身和车门的铆接过程，从而提高了车辆的生产效率和产品质量。
2. 船舶制造在船舶制造领域，自动化铆接技术也得到了广泛的应用。
自动化铆接技术可以更好地应对铆接大型船体的问题，并且还可以提高船舶的强度和耐用性。
3. 飞机制造在航空领域，自动化铆接技术也是一个必不可少的环节。
传统的手工铆接技术不仅效率低下，而且难以保证铆接质量，容易引起事故。
自动化铆接技术可以减少人为因素的干扰，从而极大地减少了事故的发生概率，并且可以提高飞机的结构强度和耐用性。
铆接技术原理与工艺特点
铆接技术原理与工艺特点关于铆接技术一、铆接技术原理与工艺特点常见的铆接技术分为冷铆接和热铆接，冷铆接是用铆杆对铆钉局部加压，并绕中心连续摆动或者铆钉受力膨胀，直到铆钉成形的铆接方法。
冷铆常见的有摆碾铆接法及径向铆接法。
摆碾铆接法较易理解，该铆头仅沿着圆周方向摆动碾压。
而径向铆接原理较为复杂，它的铆头运动轨迹是梅花状或者说是以圆为中心向外扩展的，铆头每次都通过铆钉中心点。
冷铆接最常见的铆接工具有铆接机，压铆机，铆钉枪和铆螺母枪，铆钉枪和铆螺母枪是最常见单面冷铆接所用的工具。
这是冷铆接工艺中最具代表性的冷铆接方法，因为使用方便，也只需在工件的一侧进行铆接，相对双面铆接的铆钉锤来说更方便。
就两种铆接法比较而言，径向铆接面所铆零件的质量较好，效率略高，并且铆接更为稳定，铆件无须夹持，即使铆钉中心相对主轴中心略有偏移也能顺利完成铆接工作。
而摆碾铆接机必须将工件准确定位，最好夹持铆件。
然而径向铆接机因结构复杂，造价高，维修不方便，非特殊场合一般不采用。
相反地，摆碾铆接机结构简单，成本低，维修方便，可靠性好，能够满足90％以上零件的铆接要求，因而受到从多人士的亲睐。
此外，利用摆碾铆接的原理，还可以制造适宜于多点铆接的多头铆接机，在现代工业生产中有其独特的优势。
热铆接是将铆钉加热到一定温度后进行的铆接。
由于加热后铆钉的塑性提高、硬度降低，钉头成型容易，所以热铆时所需的外力比冷铆要小的多；另外，在铆钉冷却过程中，钉杆长度方向的收缩会增加板料间的正压力，当板料受力后可产生更大的摩擦阻力，提高了铆接强度。
热铆常用在铆钉材质塑性较差、铆钉直径较大或铆力不足的情况下。
冷铆接法是以连续的局部变形便铆钉成形，其所施压力离铆钉中心越远越大，这恰恰符合材料变形的自然规律。
因此，采用冷铆接技术所需设备小，节省费用。
能提高铆钉的承载能力，强度高于传统铆接的80%。
铆钉材料具有特别好的形变性能，铆杆不会出现质量问题，寿命较高，同时，只要改变铆头（不同的接杆和不同的铆接配件铆螺母铆钉等）的形状，就可以铆接多种形状。
铝合金自冲铆接工艺及力学性能研究
2 实验方法
本文选用 5182/T4 和 6016/T4 型铝合金作为研 究对象，厚度分别为 0.9 mm 和 1.2 mm，他们的化学 成分和力学性能如表 1 和表 2 所示。采用 2 种型号 的 SRP 铆钉进行铆接试验，试验用铆钉均具有锌 锡涂层，铆接工艺参数如表 3 所示。
表 1 试验用铝合金主要化学成分（质量分数） %
关键词：自冲铆接 工艺参数 疲劳 机械性能 中图分类号：U465.2；U466 文献标识码：B DOI：10.19710/ki.1003-8817.20190381
1 前言
乘用车使用经济性、加速性、环保等性能的提 升 ，一 直 是 国 内 外 各 大 汽 车 制 造 商 最 为 重 要 的 技 术发展方向。研究表明，随着整车质量的降低，车 辆的燃油经济性、加速性能、刹车性能等均有显著 提 高 。 同 时 ，由 于 燃 油 经 济 性 的 提 高 会 有 效 降 低 车 辆 的 尾 气 排 放 量 ，降 低 车 辆 使 用 过 程 中 给 环 境 保护造成的压力。汽车轻量化不仅可以有效提高 车 辆 经 济 性 和 运 动 性 能 ，也 有 益 于 环 境 保 护 的 重
汽 车 工 艺 与 材 料 AT&M 45
生产
WORKSHOP
较 小 ，易 于 自 动 化 操 作 、工 艺 调 整 简 单 等 诸 多 优 点。对于强度要求较高的零部件，可以在自冲铆接 过程添加相应的结构胶，实现材料的高强度连接。
简述铆接特点及应用范围
简述铆接特点及应用范围铆接是一种通过应用焊接热或固态焊接方法连接金属部件的技术。
它具有以下特点：1. 强度高：铆接连接的强度通常比焊接高，可以在高强度要求的环境中使用。
2. 不破坏材料：铆接过程中不需要加热，不会破坏金属材料的晶粒结构，从而保持了较好的材料性能。
3. 适用于不同材料间的连接：铆接适用于不同材料之间的连接，如钢与铝、铜与铁等。
4. 易于操作：铆接操作相对比较简单，不需要特别复杂的设备和技术。
5. 无需填充材料：焊接需要填充材料来连接两个金属部件，而铆接不需要填充材料，减少了工序和成本。
6. 可反复使用：铆接连接可以多次拆卸和重新连接，适用于需要经常进行维护的设备和结构。
7. 不受环境影响：铆接连接不受环境影响，不受湿气、尘埃等条件的限制。
铆接的应用范围非常广泛，包括但不限于以下方面：1. 汽车制造：铆接广泛应用于汽车制造中，用于连接车身部件、底盘结构以及发动机等部件。
2. 航空航天工业：铆接在航空航天工业中也得到了广泛应用，用于飞机、航天器和导弹等的制造和修理。
3. 桥梁建设：铆接技术可以用于桥梁等大型钢结构的制造和连接。
4. 铁路运输：铆接技术可以用于铁路车辆和铁路设备的制造和维修。
5. 钢结构建筑：铆接可以用于连接钢结构建筑中的各种构件，如梁、柱等。
6. 电力设备制造：铆接技术可以用于制造电力设备，如发电机、变压器等。
7. 家居用品：铆接也可以用于制造家居用品、五金工具等。
8. 钢轨连接：铆接可以用于连接铁路钢轨，确保轨道的稳定和安全。
总而言之，铆接技术的应用范围非常广泛，几乎涵盖了各个行业。
它是一种既简单又有效的金属连接方法，具有高强度、不破坏材料、适用于不同材料等特点，因此在各个领域中都得到了广泛应用。
轻量化连接装备之自冲铆接设备
Products & Technology产品与技术轻量化连接装备之自冲铆接设备国汽（北京）汽车轻量化技术研究院有限公司 付 岩一、前言汽车轻量化技术作为汽车产品实现节能减排、增加新能源汽车续航里程的有效途径[1]，越来越被汽车企业重视，在量产车型的使用中也越来越广泛。
实现汽车轻量化技术的重要途径之一是在生产制造过程中采用先进的制造技术[2]。
谈到先进的轻量化制造技术不得不重点介绍SPR(Self-piercing Rivet)，在捷豹XFL、奥迪A8、特斯拉Model S、福特F-150、蔚来ES8、奇瑞EQ1（小蚂蚁）等车型的全铝车身上均使用了该技术。
SPR源自英国Henrob （亨罗布）的译文名是“自冲铆接”，这个名称在国内被广泛使用，有的国内供应商也称它为“锁铆铆接”、“自穿刺铆接”。
二、自冲铆接技术自冲铆接是指SPR铆钉在外力作用下，通过穿透第一层材料和中间层材料，并在底层材料中进行流动和延展，形成一个相互镶嵌的塑性变形的铆钉连接过程，该铆接点具有较高的抗拉强度和抗剪强度，称作自冲铆接点[3]。
该技术可以连接铸铝、冷拉型材、板材等铝材；可以连接拉伸强度小于500N/mm2的深冲钢；可以连接拉伸强度小于1000 N/mm2的高强钢；也可以连接镁、铜、非金属材料和夹层材料，具有铆接质量高、综合成本低、材料组合广、柔性组线好等特点。
自冲铆接工艺解决了铝点焊技术不能满足连接性能要求的问题，克服了疲劳强度不够、铆钉图层和铝材不相容以及钢铆钉和铝材不相容等问题，因此被大量应用在全铝车身的连接。
同时自冲铆接技术也存在一定的缺点，在连接钢板时，自冲铆接比点焊的抗拉强度小；铆接时，尾部出现突出的“铆扣”，不够平齐；由于铆接过程需要较大压力，铆接设备比较笨重；在进行自冲铆接时，铆接处材料的两面都必须接触(一面是冲头，一面是模具)，而不进行单面铆接。
相对于普通钢制车身常用的电阻点焊，它们连接的材料不同，故其工艺过程和使用设备自然不同。
机械铆接相关介绍 冲压自铆铆接的操作步骤
在机械加工中，机械连接的方式有很多种，冲压自铆铆接就是其中一种。
冲压自铆铆接是一种被连接件无预制孔、带有连接元件从两侧加工的连接方式。
在传统的铆钉连接方式中所必需的预先打孔在这里通过铆钉的剪切冲压过程所代替。
那么，冲压自铆铆接是如何进行操作的呢？下面我们就来具体介绍一下其连接步骤。
1、实心冲压自铆铆钉铆接过程（1）在实心冲压自铆过程中，首先把连接工件放入凹模侧，固紧件部分向下运动至连接工件上，同时铆钉自动供给、定位，通过固紧件的弹性力张紧被连接工件。
（2）凸模压向铆钉并冲切通过被连接部件，冲切掉的部分通过凹模自动被排走。
（3）加工的过程是连续的，在铆钉冲切板材之后，凸模和固紧件按照所设定的运动形成或所设定的压力向凹模端继续冲压，这时凹模侧的材料被向凹模的轮廓挤压并产生塑性变形，此时的压力远大于冲切时的压力，由此实现凹模侧被连接工件材料向实心冲压自铆铆钉的环形槽中流动。
在连接过程中实心冲压自铆铆钉没有产生变形，铆钉端部以其原有的形状位于凸模侧的材料中，而同时凹模侧的工件材料通过凹模的环形结构向铆钉的环形槽挤压。
（4）工件的连接已经实现，被连接件一方面在凸模侧通过铆钉端头的形式而另一方面在凹模侧通过材料挤压到的铆钉环形槽塑性变形而被结合在一起，这种连接方法不要求凸模侧的工件材料一定是可塑性变形的材料。
2、半孔冲压自铆铆钉铆接（1）在半孔冲压自铆过程中，首先将被连接的工件安放在凹模上，固紧件向下运动至被连接工件上，被连接的工件被固定在固紧件和凹模之间。
（2）随着凸模继续向下运动，铆钉冲切凸模侧的被连接件。
（3）在继续的加压过程中，半孔冲压自铆铆钉切断穿过凸模侧的被连接件并且同时铆钉本身也张开，这时凹模侧的工件材料塑性变形产生了封闭端，封闭端的形状由凹模的形状所决定。
（4）在达到所设定的力或给定的形成之后，凸模和固紧件松开并返回。
由于在连接过程塑性变形的材料形成了一个环套，这就是连接元件即半孔冲压自铆铆钉的封闭端。
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自冲铆接类型及技术特点
1、引言
随着汽车制造业竞争的日益剧烈，汽车制造厂商都不断向市场推出新款车型，新车型除了突出质量好、价格低、样式新、功能全等特点之外，主要的竞争集中在汽车行驶的经济性上。
在过去的20年中汽车制造商一直在寻找解决问题的方法。
试验证明，应用新材料，使用轻型材料实现汽车车身的轻量化，改善汽车行驶经济性是行之有效的。
通过降低整车质量可使汽车的很多性能得到改善和提高。
研究表明，当整车质量降低10％时，燃油经济性提高3.8％，加速时间降低8％，CO排放减少4.5％，刹车距离减少5％，轮胎寿命提高7％，转向力减少6％，可见汽车轻量化的重要性。
汽车轻量化的重要潜力是在车身的制造中大量使用轻金属和非金属，例如铝、铝合金、镁合金以及强化塑料等板料之间的应用。
迄今为止，电阻点焊是连接钢板车身结构的主要方法，不仅有利于大批量生产，而且质量也牢固可靠；但是对于黑色金属与有色金属的连接，大部分有色金属(如薄铝板)之间的连接，金属与非金属的连接，非金属之间的连接，以及可焊性差的、预先涂漆或有镀层的黑色金属之间的连接，点焊就很困难或无能为力了。
故提出采用铆接技术连接车身的内外覆盖件而替代点焊，特别是自冲铆接(SPR—SelfPiercing Riveting)工艺，越来越受到重视和青睐。
2、自冲铆接技术类型
2.1 半空心铆钉自冲铆接技术
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。
2.2 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。
3 自冲铆接技术的优缺点
优点：材料属性不同的、有镀层的及很难用焊接方法连接的材料可以进行铆接；用自冲铆接方法对铝及高强度钢材料进行铆接，铆接牢靠性要比点焊好；铆接质量稳定，达到牢固一致的铆接效果；铆接过程清洁，无烟雾；比焊接消耗能量少得多；铆接过程比较容易进行自动化。
缺点：连接钢板时，自冲铆接比点焊的抗拉强度小；铆接时，尾部出现突出的“铆扣”，不够平齐；由于铆接过程需要较大压力，铆接设备比较笨重；在进行自冲铆接时，铆接处材料的两面都必须接触(一面是冲头，一面是模具)，而不进行单面铆接。
4、自冲铆接技术应用
自冲铆接的铆钉可以广泛地适用于制造业诸多方面：用于连接碳钢和不锈钢、铝、铜和磷青铜等材料；可以铆接涂上一层具有金属性或有机性的材料，极好地适应防腐保护的要求；可以大批量生产，且铆接过程可进行监控；可由传送带、铆钉盒或可装200—10000铆钉的管子供应，也可以从经过筛选的100％合格的密封包装里随用随取；铆接过程可手T操作或半自动操作，或设计为装配线全自动化或机器人操作。
5、结论
与电阻点焊相比，对连接两层相同的钢制材料而言，点焊比自冲铆接更方便，外观更好些，连接设备更轻便些；对难于焊接的材料，对不同材质的板料，对于两层以上的材料，焊接就无能为力了，可显出自冲铆接的优势。
自冲铆接技术是一种很有前景的新型连接技术，解决了进行车身轻量化时不同材料连接的技术关键。