铆钉铆接工艺的优化

铆钉铆接工艺的优化

葛云龙 邱齐宇 王海 赵彤 佟涛

中车齐齐哈尔车辆有限公司 黑龙江齐齐哈尔 161002

摘要：高速铁路接触网零部件的设计正朝着高强度、长寿命和简约化方向发展。铰链结构以其结构受力合理、安装方便、运行维护便捷等特点，在连接类零部件结构设计中得到了推广应用，如新型套管双耳、新型组合承力索座均采用铰链结构。铰链结构零件铰链轴铆钉采用无头铆钉铆接成形，无头铆钉的铆接方式为双向加载，具有钉杆成形均匀、连接结构的疲劳寿命高等优点，是一种理想的铰链形式。无头铆钉的铆接成形工艺要求：铆钉与轴孔的间隙不大于1.0mm；铆接时铆钉不对轴孔产生扩张力，铆接后抱箍旋转灵活，铆钉沿轴向窜动灵活，窜动量不大于4.0mm。基于此，本篇文章对铆钉铆接工艺的优化进行研究，以供参考。

关键词：铆钉；铆接工艺；优化；方法

引言

无铆钉铆接是一种基于塑性变形的板料连接方式，可替代点焊、铆钉铆接和螺纹连接等传统工艺，用于钢板、铝板乃至异质板料间的连接。与其他工艺相比，无铆钉铆接对板料表面无特殊要求，连接过程中不需要铆钉或螺栓等额外的工具，且能耗与成本低，特别是连接可焊性较差的铝、镁合金等材料时优势更加明显。为此，本文探究铆钉铆接工艺的优化。

1无铆钉铆接技术的基本特点

无铆钉铆接技术相比于传统的铆钉技术来讲其工艺流程、耗材、轻量等方面有着绝对的优势。在工艺流程方面，传统的有铆钉铆接工艺流程主要是由板材冲压成型，在对铆接点进行冲孔，最后用铆钉进行连接。而无铆钉铆接技术可以由板材冲压成型后直接进行无铆钉铆接，工艺流程上比传统的有铆钉铆接工艺更短，节省相应工艺步骤的同时也可以节省生产安装过程当中的成本投入。在原材料方面，无铆钉铆接技术在每个连接点不需要用铆钉进行连接，节省了相关工作当中的铆钉购置成本。轻量方面，传统的有铆钉工艺当中由于每个连接点都需要用铆钉进行连接，相应的工作当中车身整体质量较大，而无铆钉铆接技术则很大程度上减少了车身的重量，其本身不需要铆钉进行连接，车身的整体质量得到有效的控制。疲劳强度方面，这种无铆钉铆接技术主要是通过对材料进行挤压，让金属流动形成需要的形体。相比于传统的有铆钉工艺这种无铆钉铆接技术由于本身材料在连接处的过渡较为平稳，且材料内部的晶粒细化较好，应力集中现象不明显，相应的疲劳强度较高。最后，这种无铆钉铆接方式得到广大企业青睐的重要原因就在于其本身建造完成后的外观质量较高。在传统的点焊接头当中由于焊接工艺特性和工作熟练度的差异性，其点焊后形成的表面焊锡凹凸不平，给汽车的美观度造成了一定的影响。而无铆钉铆接技术成型后很少存在凹点或凸点，其连接工作完成后能够保证表面零损伤，车辆的美观性质量较好。

2铆接工艺中铆钉的选择

铆钉的类型多种多样的，各种铆钉应用场合如下:1）半圆头铆钉：主要用于承受较大横向载荷的铆接场合，应用最广，但铆接定位不便，铆接困难。2）平锥头铆钉：由于钉头肥大，能耐腐蚀，常用于船壳、锅炉水箱等腐蚀强烈的环境。3）沉头，半沉头铆钉：主要用于表面须平滑，承受载何不大的铆接场合。4）平头铆钉：用于承受一般载荷的铆接场合，在铆接行业中应用最广。扁平头、5）扁圆头铆钉：主要用于金属薄板或皮革、帆布、木料等非金属材料的场合。6）大扁头铆钉：主要用于非金属材料的铆接场合。7）空心铆钉：重量轻，钉头弱，主要用于承受载何不大或非金属材料的铆接场合，象电路板等行业。8）管状铆钉：用于非金属材料的不承受载荷的铆接场合。9）抽芯铆钉：是一类单面铆接用的铆钉，但须使用专用工具拉铆枪（手动、电动、气动）进行铆接。这类铆钉特别适用于不便采普通铆钉(须从两面进行铆接)的铆接场合。

3铆接工艺

3.1自动钻铆技术

自动钻铆技术将夹紧、钻孔、锪窝、注胶、放铆、铣平等工序集中在同一台设备上，这样做的目的是为了更好地保障连接质量。在技术应用的过程中，通常采用硬质切削刀具，采用分步钻孔的方式，防止复合材料结构件出现分层的情况，同时避免层间出现毛刺或是进入切屑。采用精密度较高的自动化工装夹具，保障铆钉镦头高度的一致性，最大程度地降低磨蚀损伤程度，提高机体的疲劳寿命。目前，自动钻铆技术已经在国外实现普及，在我国的使用则相对较为稀少。

3.2冲孔铆接技术

1、实心铆钉的冲孔铆接。实心铆钉的冲孔铆接时，第一步是将要连接的工件放在冲模板上。包括坯料夹具的铆接装置的上部下降，铆接模在单一冲压工序中使铆钉穿透工件。2、半空心铆钉的冲孔铆接。用半空心铆钉进行冲孔铆接时，第一步是将工件放在冲模板上（下层）。铆接模降落，在单一冲压工序中使半空心铆钉穿透上层金属板，并压入下层金属板。铆钉变形，底部扩开形成固定的部分，一般不会完全穿透下层板。3、冲孔铆接到应用。实心铆钉的冲孔铆接：在汽车工程中连接金属板料，如轿车车窗的卷绕机。半空心铆钉的冲孔铆接：在汽车工程中对车身材料的连接、家用电器具到连接、金属与合成材料的连接（挡热板）。

3.3干涉配合铆接技术

干涉配合铆接技术就是施铆时钉杆膨胀，会对钻孔壁造成径向压缩，钉孔会在钉杆的挤压下产生一种径向盈利，如此就形成了干涉配合。该技术是沿整个叠层厚度的埋头窝和孔内都获得规定的钉—孔干涉量的铆接方法，能够起到连接强化的效果，不仅可以获得良好的密封性，同时还可以促进结构疲劳寿命的提升。相较于国内，国外关于复合材料结构干涉配合铆接的研究更加长远，目前国内关于复合材料干涉配合铆接技术的研究都处于试验阶段。

4铆钉铆接工艺的优化方法

4.1传统铆接方式

传统铆接方式对铆接孔间距设计和铆接厚度、铆钉直径及长度等都有一定的要求和限制。铆钉间距为t，其中最大允许距离（构件受拉）为16d0或24δ（d0为铆钉孔直径，δ为较薄板的厚度），最小距离为3.5d0。铆钉长度l=1.12∑δ＋1.4d（钢制），l=∑δ+1.4d（有色金属）。d为铆钉直径。铆接厚度一般规定不大于5d，被铆接件的零件不应多于4层，在传力铆接中，排在力作用方向的铆钉数不宜超过6个，且不应小于2个。冲孔铆接的承载能力比钻孔铆接的承载能力约小20%。因此冲孔的方法只可用于不受力或受力较小的构件。

4.2解决方案

键连接是通过键来实现轴和轴上零件的周向固定以传递运动和转矩，有些类型的键还可以实现轴向固定和传递轴向力、轴向动连接等。键连接为多齿工作，承载力大，对中性、导向性好，齿根较浅，应力集中较小，矩形花键加工方便，能用磨削方法获得较高的精度。根据以上情况，突破传统的圆柱铆钉铆接模式，将个圆柱铆钉铆接更改为单个花键铆钉铆接，以应对面积较小的铆接设计环境，提高铆接强度和寿命。

结束语

综上所述，对于铆钉铆接技术在制造中的应用，首先要分析无铆钉铆接技术的实际内容，研究这种先进的铆接技术和传统的铆接技术的差别以及其本身对于铆接工艺方面的要求，进而在实际的工作当中分析无铆钉铆接技术的实际应用过程中需要解决的问题，促进无铆钉铆接技术的推广发展，促进我国制造产业的持续发展。

参考文献

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