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车架铆接缺陷的原因

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《机电技术杂志》2014年第二期

1歪铆的产生原因

歪铆是所有铆接缺陷中最常见的现象,其总的表现形式为铆钉头与镦头不在同一水平轴线上(见图2)。歪铆将导致铆钉头及镦头端面与铆件贴合不良而产生单边间隙,削弱了铆接强度,影响铆接质量。所以,不管是铆钉头还是镦头,其中心线偏移量不得超过1.5mm。

1.1动、静铆模不对中当动、静铆模与铆模座之间的配合间隙过大(超过0.25mm)或动、静铆模因长期使用产生了弯曲变形(即工艺装备失效)时,将导致动、静铆模不对中,从而产生歪铆缺陷。公司铆接线一台卧式铆机(AX-40C),因使用年限较久导致铆座孔磨损较为严重,经测量,静铆模与铆座之间的最大间隙达1mm左右,动铆模与铆座之间的最大间隙达0.7mm左右,从而使动、静铆模中心线不重合(见图3),铆接时容易产生镦头偏移现象(见图4)。

1.2铆钳与工件不垂直公司铆接线一台卧式铆机(AX-40C),用于左、右纵梁腹面附件的铆接。因铆钳是座卧于地上,纵梁通过弹性吊具悬挂于空中,由若干名操作者手扶纵梁保持平衡来进行铆接。这种铆接方法,因纵梁是弹性悬挂于空中,加上纵梁自身重量较大,故纵梁与铆钳的垂直度不易保证,容易产生歪铆现象。所以要求纵梁悬挂后重心控制要稳当,铆接时纵梁应尽量垂直于铆钳且不晃动。对于悬挂式铆机,铆接时车架通过夹紧装置固定于铆胎上,铆钳通过平衡器悬挂于作业上空,员工手持铆钳进行铆接。此时铆钳与工件的垂直度,主要取决于操作者把持铆钳的手势。操作者一定要目测铆钳与工件处于垂直状态才能进行铆接,否则容易造成铆钉歪斜。铆接作业时,若铆钳或铆模与工件发生轻微干涉,也将导致铆钳与工件不垂直。此时可通过把铆模尺寸改小来解决上述问题,切不可未采取改进措施便勉强铆接,导致歪铆缺陷。

1.3铆钉孔倾斜铆钉孔倾斜主要发生在铆件壁厚较大且多层铆接时,因上、下层铆钉孔错位需要扩孔加工时,钻头或铣刀与工件不垂直而产生的。所以,要确保各铆件自身的孔位精度,尽量减少钉孔错位现象。遇到确实需要扩孔加工的,应保证刀具中心线与工件垂直。

1.4铆钉孔直径过大铆钉歪斜与铆钉孔的孔径过大亦有关系。对公司车架纵梁上ϕ12mm孔径进行随机测量,纵梁套钻后尺寸基本控制在ϕ12.5~13mm之间,符合工艺要求。但在铆接部分横梁时,因其上、下翼面都要铆接,往往铆接下翼面时会发生铆孔错位,需要再次用手电钻对其进行套钻,这样一来,孔径将被再次扩大,如果手电钻不垂直铆件,那么孔径还将变得歪斜。孔径过大除了容易导致歪铆外,还将增加铆钉长度,否则不能形成良好的镦头。

1.5铆接过程中铆模与铆钉头滑脱一般情况下,为了使车架总成铆接后显得更为美观,车架纵梁腹面上铆钉采用从外向里穿的方式(将预制好的铆钉头露在纵梁外侧)进行铆接。对于悬挂式液压铆接机,与铆钉头相接触的是动铆模。在铆接过程中,必须保证动铆模始终与铆钉头端正接触。如果操作者因体能极限或动作疏忽等原因导致动铆模与铆钉头滑脱,那么静铆模在铆接力的作用下将把铆钉往外推,瞬间使纵梁外侧的铆钉头发生偏移,从而影响了铆接质量和美观。

2铆钉头破坏性压痕的产生原因

铆钉头破坏性压痕的表现形式有两种,一种是俗称“双眼皮”的破坏性压痕(见图5),另一种是呈“同心圆”的破坏性压痕(见图6)。铆钉头破坏性压痕虽然不是致命的质量缺陷,但严重影响美观,应严格控制,避免发生。

2.1“双眼皮”破坏性压痕铆接过程中,铆模与铆钉头没有配合好,发生了相对滑移,在铆接力的作用下,使铆模在铆钉头上留下了“双眼皮”破坏性压痕。部分铆钉孔因设计时没有足够的铆接空间,铆模与零件发生干涉,无法完全套入,而操作者强行铆接造成“双眼皮”破坏性压痕。在这种情况下,工艺员应及时与设计人员沟通,看看是否能够重新调整铆接位置或采用其他联接方式,也可通过设计、更换更合适的铆模来解决此问题。

2.2“同心圆”破坏性压痕如果与铆钉头相接触的铆窝直径小于铆钉头半圆直径,那么铆接时铆钉头表面周圈将产生破坏性“同心圆”压痕,所以员工在铆接时一定要注意选取合适的铆模,同一台设备铆接不同规格的铆钉时,更应注意铆模的正确选用。

3铆接间隙的产生原因

铆接间隙是铆接缺陷中最致命的缺陷之一。表现形式有两种,一种是单边间隙(见图7),另一种是周圈间隙(见图8)。铆接间隙过大,将严重削弱铆接的强度,影响车架产品的质量,所以应严格控制。

3.1单边间隙单边间隙主要是由于铆钉歪斜而产生的,属于歪铆缺陷的派生产物。为了保证铆接强度,要求铆钉头与铆接零部件要贴合紧密,不允许有明显翘起现象,沿铆钉头周围120°范围内间隙不大于0.1mm,其余部位间隙不大于0.2mm。

3.2周圈间隙当铆窝深度H大于铆钉头高度h(见图8)或孔径过小及钉杆有毛刺时,将在铆钉头一端产生周圈间隙,导致铆接失效。

4镦头带柱状或镦头无半圆球头的产生原因

当铆钉长度偏短时,镦头端就没有足够的材料来填充铆窝,轻者造成镦头端半圆球头形状不完整,即带有一小段圆柱体(见图9),重者造成铆接端无半圆球头形状(见图10),铆接失效。是什么原因导致铆钉长度选择上偏短了呢?公司车架部一线员工在铆钉长度的选择上是根据经验值来选取,即

5镦头周围有帽缘的产生原因

其表现形式见图11,产生原因主要是铆钉长度过长。要求设计员严格按理论计算公式来计算长度,避免铆钉长度选择上的误差。

6构件被铆钉胀开

其表现形式见图12,产生原因为构件相互贴合不严。构件因变形或回弹等原因使被铆接的各件之间不能够严实贴合。为保证车架总成具有足够的强度和使用寿命,要求铆接后被铆接件应贴合紧密,3倍铆钉直径范围内间隙≤0.2mm。当内、外梁合梁间隙或各铆接件之间的装配间隙大于1mm时,应消除间隙后再铆;铆钉头与被铆接件之间若有间隙,点动铆钳,消除间隙后再铆,以避免构件被铆钉胀开。

7镦头呈平台的产生原因

其表现形式见图13,产生原因为铆窝形状不是标准的半圆球头形状,而是带有平台的半圆球台形状(见图14)。铆模制作不合格或铆模磨损过度导致,这样的铆模不得使用。

8纠正预防措施

通过对车架总成常见铆接缺陷的原因分析,明白了何种缺陷因素会导致何种缺陷的发生。如何克服这些缺陷因素,就成了工艺人员急需解决的重要任务。表2列出上述铆接缺陷因素的一些纠正预防措施,以期达到提升铆接质量的目的。

作者:范永福单位:中国重汽集团福建海西汽车有限公司

机电技术杂志责任编辑:田老师    阅读:人次