熊傳林 李鑫武

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070)

定位螺栓鉚接技術(shù)研究

熊傳林 李鑫武

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070)

通過對定位螺栓的鉚接技術(shù)研究，實現(xiàn)鉚接螺栓在空調(diào)器室外機底盤組件上的應(yīng)用，以滿足底盤組件沖壓自動化生產(chǎn)的需求。

定位螺栓；鉚接；自動化

1 引言

隨著家電、汽車等機械行業(yè)的發(fā)展和國家節(jié)能減排要求的不斷提高，這些領(lǐng)域越來越追求加工制造的自動化和高效、低能耗。在空調(diào)鈑金件的生產(chǎn)過程中，點焊是一項重要工序，但點焊現(xiàn)場火花飛濺、作業(yè)環(huán)境差，且能耗高，零件存在脫焊等質(zhì)量問題[1]。而鉚接的勞動現(xiàn)場沒有火花，噪音較小，作業(yè)環(huán)境有極大改善；且零件鉚接的疲勞強度比點焊高，對家電及汽車等處于振動工況的機械產(chǎn)品是一個必備的優(yōu)點。本文通過對定位螺栓的鉚接技術(shù)研究，實現(xiàn)空調(diào)器室外機底盤組件上鉚接螺栓的應(yīng)用，從而實現(xiàn)底盤組件的沖壓自動化生產(chǎn)。

2 螺栓鉚接技術(shù)簡介

空調(diào)器室外機底盤組件上固定和定位壓縮機的壓縮機定位螺栓，一般是采用點焊的工藝方法將定位螺栓連接到底盤上去；螺栓點焊工藝方法的優(yōu)點是對設(shè)備要求不高、操作簡單，缺點是作業(yè)環(huán)境差、有脫焊及焊接不牢的重大質(zhì)量問題、無法滿足鈑金件沖壓自動化一條線生產(chǎn)。隨著節(jié)能環(huán)保要求的不斷提高和鈑金件沖壓自動化的需求，螺栓點焊工藝已不能適應(yīng)大工業(yè)生產(chǎn)對高質(zhì)量、高效率、低能耗、低噪音的要求。而螺栓鉚接技術(shù)能夠解決點焊工藝作業(yè)環(huán)境差和脫焊的質(zhì)量問題，而且能很好滿足鈑金件沖壓自動化需求。

螺栓鉚接，是指在軸向力的作用下使螺栓發(fā)生塑性變形，從而將螺栓與底盤基材形成一個連接體結(jié)構(gòu)；此類沖鉚，可以在普通沖床和模具上實現(xiàn)，無需專用設(shè)備。與傳統(tǒng)焊接工藝相比，螺栓鉚接具有質(zhì)量更加可控而且避免焊傷等優(yōu)點。

定位螺栓鉚接的工藝方法，一般有兩種，一種是螺栓有孔鉚接（預(yù)先在底盤上預(yù)沖孔），另一種是螺栓無孔鉚接（無需在底盤上預(yù)沖孔）。定位螺栓一般選用的是冷鐓型結(jié)構(gòu)的螺栓，材料選用國標(biāo)GB/T 6478-2001《冷鐓和擠壓用鋼》中的非熱處理型冷鐓和冷擠壓用鋼ML08Al，材料抗拉強度小于470MPa。

3 定位螺栓有孔鉚接

定位螺栓有孔鉚接的工藝方法是指先在底盤上預(yù)沖孔，然后將螺栓放入底盤上的預(yù)沖孔中，利用模具和普通沖床壓鉚成形。其具體的工藝流程為：①底盤壓筋沖孔，②螺栓鉚接。如圖1所示。

定位螺栓有孔鉚接的模具結(jié)構(gòu)和螺栓結(jié)構(gòu)，如圖2所示。多次試驗發(fā)現(xiàn)，相對壓鉚前，螺栓壓鉚后有拉長的現(xiàn)象，經(jīng)分析是由于螺栓壓鉚時受軸向剪應(yīng)力作用所致，此問題通過改進(jìn)螺栓結(jié)構(gòu)來解決：要求螺栓底端的內(nèi)腔尺寸ΦD≥螺栓光桿部分的尺寸Φd。有孔鉚接螺栓與底盤基材的連接體結(jié)構(gòu)如圖3所示，螺栓上、下整圈包裹住底盤基材，連接體結(jié)構(gòu)牢固、可靠。

定位螺栓有孔鉚接后的最大抗扭矩測試數(shù)據(jù)，見表1，滿足裝配和使用要求；根據(jù)包裝運輸試驗標(biāo)準(zhǔn)，用有孔鉚接螺栓的底盤組件進(jìn)行整機測試，定頻掃頻試驗等測試都合格的，相關(guān)試驗詳見表2。

4 定位螺栓無孔鉚接

定位螺栓無孔鉚接工藝，指的是無需在底盤上預(yù)先沖孔，直接將螺栓壓鉚到底盤基材中去。定位螺栓無孔鉚接的工藝流程，如圖4所示；相對于定位螺栓有孔鉚接工藝，定位螺栓無孔鉚接工藝減少了一道沖孔工序，有利于生產(chǎn)。

定位螺栓無孔鉚接的模具結(jié)構(gòu)如圖5所示，無孔鉚接螺栓與底盤基材的連接體結(jié)構(gòu)如圖6所示。分析定位螺栓壓鉚的成形過程，可以分成兩個階段，第一階段是定位螺栓刺破底盤材料，此過程中定位螺栓看作是“凸?！保夏？醋魇恰鞍寄！?；第二階段是定位螺栓外翻成形，形成“燕尾”結(jié)構(gòu)，包裹住底盤基材，從而形成連接體結(jié)構(gòu)[2]。

定位螺栓無孔鉚接技術(shù)的關(guān)鍵是如何形成大“燕尾”結(jié)構(gòu)的連接體，此過程涉及底盤基材鈑金材料的流動性問題。分別選用0.95mm厚的普通料涂油板（Q235A）和深沖料涂油板（08AL）做對比分析，底盤用深沖料更能形成大“燕尾”結(jié)構(gòu)的連接體。由此可以說明，塑性好的材料能夠更好地形成“燕尾”結(jié)構(gòu)。

定位螺栓無孔鉚接技術(shù)的另外一個關(guān)鍵因素是螺栓，經(jīng)多次實驗和分析，螺栓硬度是能否成形大“燕尾”連接體結(jié)構(gòu)的重要因素。結(jié)合底盤基材的鈑金材料、螺栓硬度兩個重要影響因素，分別組合做樣，再測試螺栓鉚接后的最大抗壓力數(shù)值，測試數(shù)據(jù)見表3。由測試數(shù)據(jù)可以看出，定位螺栓無孔鉚接的底盤基材用深沖料涂油板（08AL）、螺栓較高硬度（HRB88～90）時，螺栓鉚接后的抗壓力值最大，效果最佳。

圖1 定位螺栓有孔鉚接的工藝流程

表1 定位螺栓有孔鉚接后的最大抗扭矩測試

表2 有孔鉚接螺栓底盤組件的整機測試

表3 定位螺栓無孔鉚接后的最大抗壓力測試

5 結(jié)論

隨著國家節(jié)能減排要求的不斷提高，空調(diào)器室外機底盤將逐漸采用免噴涂處理的新材料，如鍍鋁鋅板、ZAM板、鋅鐵合金等；伴隨鈑金件沖壓自動化需求，定位螺栓的鉚接工藝，必將逐步替代螺栓點焊工藝，在空調(diào)器室外機底盤組件的加工過程中廣泛使用。

圖2 定位螺栓有孔鉚接模具結(jié)構(gòu)和螺栓結(jié)構(gòu)

圖3 有孔鉚接螺栓與底盤基材的連接體結(jié)構(gòu)

圖4 定位螺栓無孔鉚接的工藝流程

圖5 定位螺栓無孔鉚接的模具結(jié)構(gòu)

圖6 無孔鉚接螺栓與底盤基材的連接體結(jié)構(gòu)

[1]林讓賢.點焊缺陷分析與工藝規(guī)范.廣西機械,

1999,4:18-21

[2]李曉靜.自沖鉚接工藝的研究及改進(jìn)措施[J].天津理工大學(xué)學(xué)報,2005(05)

Technical research of riveting on the location bolt

XIONG Chuanlin LI Xinwu
(Gree electric appliances,lnc. Of Zhuhai Zhuhai 519070)

The riveting technics of the location bolt was researched and the riveting bolt were applicated on the metal base assy of conditioner outdoor unit to satisfy the need of the automatization with pressing.

Location bolt; Riveting; Automatization