自冲铆接新技术
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。
自冲铆接技术类型
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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。
铆工领域的新技术和趋势分析
铆工领域的新技术和趋势分析随着科技的不断进步，各个行业都在不断寻求创新和发展。
铆工作为一项重要的连接工艺，也在不断探索新的技术和趋势。
本文将对铆工领域的新技术和趋势进行分析和探讨。
一、自动化技术的应用随着自动化技术的发展，传统的手动铆工方式正在逐渐被自动化设备所取代。
自动化铆工设备可以提高生产效率，减少人力成本，并且具有更高的精度和稳定性。
例如，自动化铆钉机可以实现自动送料、铆接和排料，大大提高了生产效率。
此外，还有一些智能化的自动化设备，可以根据不同的铆接要求，自动调整铆接参数，实现更高的一致性和质量。
二、轻量化材料的应用随着节能环保意识的增强，轻量化材料在各个行业中得到广泛应用。
在铆工领域，轻量化材料的应用也越来越普遍。
例如，铝合金、碳纤维等材料具有较低的密度和较高的强度，可以减轻整个产品的重量，并提高产品的性能。
因此，铆工领域正在积极探索适用于轻量化材料的新铆接技术，以满足市场需求。
三、无损检测技术的发展在铆工过程中，由于铆接件的质量问题可能会导致连接不牢固或者出现其他问题。
因此，无损检测技术在铆工领域的应用变得越来越重要。
传统的无损检测技术包括超声波检测、X射线检测等，这些技术可以检测出铆接件的内部缺陷和表面裂纹。
然而，随着科技的进步，新的无损检测技术也在不断涌现。
例如，红外热像仪可以通过检测铆接件的温度分布来判断其质量，激光干涉仪可以通过测量铆接点的位移来评估铆接质量。
这些新的无损检测技术不仅提高了检测的精度和灵敏度，还减少了对产品的损伤。
四、数字化技术的应用随着数字化技术的飞速发展，铆工领域也开始应用数字化技术来提高生产效率和质量。
例如，数字化设计软件可以帮助工程师更加准确地设计铆接结构，减少设计错误和重复工作。
数字化仿真软件可以模拟铆接过程，评估不同参数对铆接质量的影响，从而优化铆接方案。
此外，数字化技术还可以实现铆接过程的实时监控和数据采集，为质量控制和过程改进提供依据。
综上所述，铆工领域的新技术和趋势主要包括自动化技术的应用、轻量化材料的应用、无损检测技术的发展和数字化技术的应用。
自冲铆接技术的工艺分类
自冲铆接技术的工艺分类
为了更好的将自冲铆接技术合理的应用于各个工业领域中，
固定五金以研发、设计、制造、销售为一体，他们加强研发部，研发高品质产品，坚信为大家打造以一流的管理、培养一流的
团队、争取一流产品的质量，实现一流的的效益。
•铆接技术概述
铆接技术实际上就是一种特殊的连接技术,通过铆钉或无铆
钉连接技术将零件连接起来,现在的铆接工艺已经非常先进,除
了传统意义上的铆接以外,变形,延伸,成型技术也融合了铆接技术。
二、自冲铆接工艺
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。
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。
采用铆接技术连接车身的内外覆盖件而
替代点焊，特别是自冲铆接工艺，在社会中越来越受到重视和
青睐。
•自冲铆接工艺的应用
自冲铆接的铆钉可以广泛地适用于制造业等诸多方面；还可用于连接碳钢和不锈钢、铝、铜和磷青铜等材料；
如果有其他问题可以登陆固定五金官方，专业行家，产品质量无需置疑。
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自冲摩擦铆焊机械-固相复合连接机理及应用研究
自冲摩擦铆焊机械-固相复合连接机理及应用研究摩擦铆焊是一种新型的固相复合连接方法，通过摩擦热使被连接材料的表面塑性变形，然后再施加一定的轴向力使连接材料形成强固的连接。
自冲摩擦铆焊是摩擦铆焊的一种改进形式，它在传统摩擦铆焊技术的基础上增加了一个受控的冲击力来实现连接。
自冲摩擦铆焊的机械结构主要由电机、凸轮机构、夹具、冲击机构和传感器等部分组成。
工作时，先通过电机驱动凸轮机构旋转，在夹具内夹紧待连接的材料，并使其相对旋转。
随后，通过冲击机构施加一个冲击力，使待连接材料的表面形成塑性变形。
在冲击过程中，传感器会实时监测连接过程的力学参数，以保证连接质量。
自冲摩擦铆焊的连接过程主要包括三个阶段：初期摩擦、塑性变形和冲击。
在初期摩擦阶段，由于材料表面的不平整度，摩擦力会使待连接材料发生相对旋转。
在塑性变形阶段，由于摩擦而产生的热量可以使材料的软化，从而实现材料的塑性变形。
最后，在冲击阶段施加冲击力，进一步促进材料的塑性变形和连接。
自冲摩擦铆焊具有诸多优点。
首先，与传统焊接方法相比，自冲摩擦铆焊不会造成明显的变形、变色或焊瘤等缺陷，连接界面质量高。
其次，由于连接过程中不使用传统的焊接材料，因此无需焊条或焊丝等辅助材料，降低了成本。
此外，自冲摩擦铆焊不会产生烟尘、毒气等有害物质，对环境友好。
最后，自冲摩擦铆焊具有连接速度快、连接强度高和连接可靠性好等特点。
自冲摩擦铆焊在实际应用中有广泛的应用。
首先，它适用于铝合金、钛合金等金属材料的连接，可用于航空航天、汽车制造、船舶制造等领域。
其次，自冲摩擦铆焊也可以用于不同种类的材料的连接，如铁铝连接、铜铝连接等。
此外，自冲摩擦铆焊还可以用于连接复杂结构、薄壁材料和高强度材料。
总之，自冲摩擦铆焊作为一种新型的固相复合连接方法，具有许多优点，应用广泛。
随着材料科学和焊接技术的进步，自冲摩擦铆焊的性能和应用领域将会得到进一步的拓展和发展。
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。
自冲铆接工艺
自冲铆接工艺一、引言自冲铆接工艺（Self-Pierce Riveting，SPR）是一种先进的金属连接技术，广泛应用于汽车、航空航天、电子设备等领域。
它具有快速、高效、环保等优点，成为替代传统焊接和螺栓连接的理想选择。
本文将介绍自冲铆接工艺的原理、特点及应用。
二、原理及过程自冲铆接工艺是通过将一块金属材料（通常为较硬材料）穿过另一块金属材料（通常为较软材料），然后通过机械压力将两块材料牢固连接起来的一种方法。
其工作过程主要包括：钻孔、穿孔和压接。
1. 钻孔：首先，在需要连接的两块金属材料上分别进行钻孔，其中一块材料的孔径较大，另一块材料的孔径较小。
钻孔的位置和尺寸需要根据设计要求确定，以确保连接的牢固性和稳定性。
2. 穿孔：将较硬的金属材料通过钻孔穿过较软的金属材料，形成一对穿孔。
此时，较硬材料的下端位于较软材料的上方。
3. 压接：通过机械压力，在穿孔的位置上施加力量，将较硬材料的下端压入较软材料中。
在这个过程中，较硬材料的下端会扩张并形成一个扁平的铆头，与较软材料形成牢固的连接。
三、特点及优势自冲铆接工艺具有以下特点和优势：1. 适用性广泛：自冲铆接工艺适用于各种金属材料的连接，包括铝合金、钢材、不锈钢等。
不仅可以连接相同类型的金属材料，也可以连接不同类型的金属材料。
2. 高强度连接：由于自冲铆接是通过机械压力实现连接，而不需要焊接或螺栓，因此连接点具有很高的强度和稳定性。
3. 不需预处理：相比焊接工艺，自冲铆接不需要进行预处理，如除锈、涂胶等。
这不仅节省了时间和成本，还减少了对环境的污染。
4. 自动化程度高：自冲铆接可以实现自动化生产，提高生产效率和质量稳定性。
通过机器人或自动化设备，可以实现高速、连续的自冲铆接操作。
5. 适应复杂连接形状：自冲铆接可以适应复杂的连接形状，包括曲线、角度和不平面等。
这使得它在汽车车身、航空航天结构等领域具有广泛的应用前景。
四、应用领域自冲铆接工艺在各个领域都有广泛的应用，特别是汽车和航空航天行业。
HSN半空心自冲铆接的降本增效
测量咬边p
H、u
X
Y、u
及剩余板材厚度t
Z
r，如图5所示。
只有各参数值符合考核要求，铆点才能起到较好的连
接功能。HSN铆钉按照其功能，分为NP、FP、XP，
其中XP根据铆钉位置及功能不同进一步划分为XP1-
XP6。针对不同的铆钉的等级，标准分别见表2、表3。
以某车型后端小件为例进行剔试，其设备压力值
铆模磨损量
铆杆是圆柱形部件用于传递压力给铆钉，主要反 馈为轴向力，因此铆杆的损耗形式主要是弯曲和断 裂，在使用过程中一旦铆杆出现弯曲或断裂设备将立 刻出现报警，因此可以根据报警后的分析判定铆杆的 损坏进而推断出其寿命。铆模在使用过程中是铆点的
直径/mm
成形磨具，厂家提供的铆模磨损量极限值为0.2mm。在 试验过程中，每日对铆模的使用次数进行记录，对尺 寸进行测量。根据标准要求，测量铆模的最大直径及 深度。
>0.2
单边允许
相关质 量标准 见表3
>0 不允许
62
2021年 第 7 期 / 微信号 auto1950
Auto Lightweight | 汽车轻量化
咬边质量 腐蚀质量
表3 XP分级及考核标准
XP-1（如NP） + +
XP-2 + 0
XP-3 + -
XP-4 0 0
XP-5 0 -
XP-6 0
60
2021年 第 7 期 / 微信号 auto1950
Auto Lightweight | 汽车轻量化
测试。对于HSN铆枪，其铆接压力是在电动机带动撞针
向下运动进而产生压力，其设定值是电动机速度，电动
机速度越大，铆接压力越大。分级范围见表1。
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昆明理工大学创新制造技术研究所电动伺服自冲铆接系 统（德国制造）
2.3:自冲铆接过程质量在线监控
2.3.1：自冲铆接过程质量在线监控原理
自冲铆接过程质量在线监控通过下图所示载荷位移曲线来实现。
2.3.2.2：自冲铆接过程质量在线监控系统
2.6.1：自冲铆接头疲劳实验
疲劳试验设备
自冲铆接头50%、95%存活性的S-N曲线
疲劳失效自冲铆接头铆钉氧化碎屑元素分析
2.7：自冲铆接头动态性能
2.7.1：自冲铆接头动态性能数值模拟
自冲铆接头自由振动动态性能试验框图
自冲铆接头受迫振动动态性能试验
自冲铆接技术应用实例
铝合金车体的连接技术
自冲铆接头试件载荷-位移曲线及概率分布分析
2.5.2：自冲铆接头静力失效数值模拟
图示 自冲铆结构等效应力云图和 等效应力云图局部放大图
预测SPR接头失效形式及拉剪强度的 有限元方法流程图
1+1mm SPR接头 拉伸剪切模拟与实验载荷数据对比
1+1mm剥离模拟与实验载荷数据对比
2.6：自冲铆接头疲劳性能
第四个阶段，铆接成形，铆钉腿周边的板材材料沿着铆钉行程 的方向流动，同时下板与铆钉尾部接触的部位材料流向趋于水平 ，此部位的两侧下板材料流向明显，并且上下板接触部位的中心 位置的流向也趋于变形方向。 通过以上分析，可以发现在整个自冲铆过程中在上下板中材料 内部发生流动，远离变形部位的流动逐渐减弱甚至没有发生，其 流向取决于受到的外部载荷，正是这些材料内部的流动才实现了 整个接头宏观的塑性变形。并且最终成形接头材料流动最厉害的 是铆钉头与上板接触部位和铆钉管腿与下板接触部位，可见这两 处为接头危险部位。
2.1.1：自冲铆接分类
腰鼓形铆钉连接 实心铆钉连接 Nhomakorabea圆柱形铆钉连接
自冲铆接
半空心铆钉连接
2.1.2：半空心铆钉自冲铆接的成形过程
用四个阶段来描述： ①夹紧：平头冲压机压紧铆钉到上板表面，使板材贴紧模具； ②刺穿：冲压机推动铆钉刺穿上板并进入底板；
③扩张：底层板材材料流入模具且铆钉管腿张开，在基板中形成一个机械
实时显示连接过程力、位移曲线
实时显示可以程序化 定制的曲线
3 G 硬盘存储器
以太网接口 MS Windows 系统
2.3.3：自冲铆接过程质量指标(钉头高度、残余底厚、钉脚张开度)
图示 自冲铆连接过程数值模拟
2.4.2:自冲铆接过程材料变形流向分析
分析自冲铆4个阶段的位移流向过程，见图所示。 第一个阶段，铆钉未与板材发生作用，板材在自由状态下维 持原态，没有发生流动。 第二个阶段，铆钉刺入上板，上板中与铆钉接触的部位材料 的流向趋于裂口两侧，随着远离裂口的部位，流动趋于减小。并 且压边圈和下板之间的上板材中出现漩涡状的流动，是铆钉和下 板相反状态力作用的结果；同时受到上板的压力，下板虽未接触 到铆钉，但是材料也发生流动，流向类似于上板中的情况，在压 边圈附近由于压边圈的反作用力，出现弧形流动。 第三个阶段，此时上板被刺穿，铆钉接触到下板。上板断裂 处及下板与铆钉接触的部位流动幅度增强， 下板中心部位也开 始发生流动，流向趋于充满凹模，靠近凹模附近的下板由于凹模 的反作用力材料流向有上升的趋势。
自冲铆接头截面微观结构
两层板材自冲铆接数值模拟（S为冲头行程）
(a)平底凹模模型 (b)凸台凹模模型
(i)凸台凹模完成效果图 (j)平底凹模完成效果图
图示 数值模拟中铆接成形过程及完成效果图
（1）
（2）
2.4.4：自冲铆接过程数值模拟与实验结果的比较
三层板料自冲铆接数值模拟
图示 t=0与t=-0.4mm<0的两种凹模
Audi A2 (W10) Audi A8 (D2) Audi A8 (D3)
连接技术 1800 自冲铆接 30 m 激光焊接
连接技术 1100 自冲铆接 500 点焊 178 压印连接
连接技术 2400 自冲铆接 20 m 激光焊接 5 m Hybrid-焊接
图示 不同凹模的模拟结果 （1+1+1.5mmAl-5454板材组合）
(a) s=0.96mm (b) s=2.16mm (c) s=4.2mm (d) s=6mm
图示 三层板料半空心铆钉自冲铆接的模拟过程
2.5：自冲铆接头静力学性能
2.5.1：自冲铆接头静力学实验
MTS实验机与温控箱
失效自冲铆接头试件
自冲铆接技术
昆明理工大学 制造技术研究所 何XX教授
思考题
一.论述自冲铆接技术在绿色设计制造中的重要作用，举 例说明自冲铆接的应用领域。 二.简述自冲铆接的工艺过程。 三.简述自冲铆接的在线监控过程及质量判定标准。
2.1：自冲铆接原理
2.2：自冲铆接设备
2.3：自冲铆接质量在线监控
2.4：自冲铆接过程数值模拟 2.5：自冲铆接头静力学性能 2.6：自冲铆接微振疲劳性能 2.7：自冲铆接头动态性能