本文作者：程猛作者单位：上海通用汽车有限公司

随着我国汽车工业的发展，机械压铆技术作为一种新型的冲压技术越来越多地应用在轿车制造中。轿车的发动机罩、后盖、轴承支座、刹车盖板、摇窗机等都应用了机械压铆技术。本文着重介绍轿车白车身制造中发动机罩的机械压铆技术及质量控制方法。

一、机械压铆技术简介

（一）原理

机械压铆技术是采用气液压增力技术和连接模具，在一个气液増力的冲压过程中，依靠板件本身材料的挤压塑性变形，而使两个板件在挤压处形成一个互相镶嵌的圆形连接点，由此将板件点连接起来。机械压铆点的单点连接的静态连接强度约为点焊的70%，动态疲劳强度远远高于点焊。在机械压铆过程中，不需加热，零件表面镀层不受损坏；节省能源；无连接变形；不产生焊接飞溅，无环境污染。

（二）在轿车白车身制造中的应用

随着车身轻量化的发展，发动机内、外板都采用铝板。某些车型除有承载要求的结构用钢板外，其它位置采用了铝板、铝型材和铸铝。与钢板相比铝板的焊接性是比较差的，而且发动机罩上的锁扣加强板使用的是钢板，钢板与铝板是不能焊接的。即使有的车型发动机的内、外板都使用钢板，但由于内板与加强板之间板材厚度相差较大，焊接性也不好。利用机械压铆技术就能解决铝板之间的连接、不同材质板件之间的连接、板材厚度相差较大的钢板之间的连接。

（三）机械压铆的种类

在轿车白车身制造过程中，机械压铆按操作方式不同可分为手工压铆和机器人压铆两种。按所使用的凹模不同，可分为固定式凹模（如图1）和带弹簧片复位的活动式凹模（如图2）两种。固定式凹模一般用于单一组合的板材连接，常用于手工压铆。活动式凹模一般用于同时完成两种不同组合的板材连接，例如A+B、A+C。活动式凹模常使用于机器人压铆。

二、机械压铆技术的质量控制

在机械压铆过程中，如果铆压力在设定范围内，凸、凹模在使用寿命内，则压铆点的抗拉强度和抗剪强度取决于压铆点的底厚“X”（如图3）。所以在压铆过程中，只要控制压铆点的底厚“X”在规定的范围内，即可控制压铆点的质量，保证其达到一定的抗拉、抗剪强度。故可通过测量压铆点的底厚“X”值来判断压铆点的连接质量是否合格。底厚“X”值可以用专用的百分卡表测量（如图4）。铆压力是否在设定范围内，则可通过压铆设备本身具有的监控系统监控。每个压铆点的铆压力都通过监控系统反馈出来，如果铆压力超出设定范围，则监控系统会发出报警信号，提醒检查设备。在生产过程中，机械压铆产生的质量问题一般有以下几种：虚铆、裂纹、压铆点位置偏差，边缘压铆点，漏铆。

（一）虚铆

虚铆是指压铆点的底厚值“X”超出了误差范围，根据TOX提供的数据，允许误差范围是15%。产生的主要原因主要有以下几方面：板件表面有杂质造成凹模损坏；活动式凹模的弹簧片、滑块损坏；凸、凹模过度使用造成模具损坏。通过试验发现模具磨损状态对于压铆点的质量影响最大。如图5所示的凹模为使用前的状态，表面平整。如图6所示的凹模为过渡使用造成的磨损，表面中心有小凸点，沿圆周方向有发散性斑纹。如图7所示为压铆点的外表面，A压铆点是凸、凹模磨损前的状态，表面光滑、平整。B压铆点是凸、凹模磨损后的状态，中心有明显凹坑，周边有明显的发散性斑纹。以上压铆点的截面金相状态如图8、图9所示：（略）。

如图8所示为合格压铆点，在压铆点的圆周方向形成了“S”形镶嵌沟。如图9所示为不合格压铆点——虚铆，在压铆点的圆周方向没有形成了“S”形镶嵌沟。解决措施如下：1．对所需压铆的板件进行检查，确保板件表面清洁。2．使用前对凸、凹模进行检查，对凸、凹模表面的异物进行清理。检查活动式凹模的弹簧片及滑块是否完好。3．对于固定式凹模，在凹模中预制有三个小凹点，在工件机械压铆后在压铆点外侧形成三个小凸点。若只形成二个凸点，表明模具已有一定磨损。若只形成一个凸点，表明模具磨损严重，连接强度及可靠性降低，此时应更换模具。若三个凸点都没有形成，表明模具磨损非常严重，已无法保证一定的连接强度和可靠性，必须立刻更换模具。4．对于活动式凹模，设备供应商会提供其使用寿命的推荐值。一般可通过抗拉、抗剪强度实验来验证其使用寿命。具体方法是定期制作抗拉、抗剪试片，通过检查压铆点的抗拉和抗剪强度，当确定达到理论强度的下限值时，记录此时的压铆点数量，在此点数基础上乘以安全系数，则为该模具的安全使用点数，将此数值在机器人控制器上设置为报警点数，当使用到该报警点数时，机器人会发出报警信号，提醒更换凸、凹模，更换后计数器清零重新开始计数。

（二）裂纹

压铆点裂纹是指在压铆点内部或边缘有裂纹。产生的主要原因是凸、凹模不对中，解决办法就是调整凸、凹模的对中性。

（三）其它缺陷

压铆点偏差是指压铆点的实际位置偏离了理论位置10mm以上，边缘压铆点是指压铆点靠近了板件的边缘或未完全包含在板件内。如果是手工压铆，产生的主要原因是由于人工操作失误造成，解决措施是在工装上在压铆点的理论位置处加装导向套，压铆时将凹模靠近导向套，这样可以保证压铆点的位置正确。如果是机器人压铆，则主要是机器人轨迹偏移造成，解决措施是调整机器人轨迹。漏铆主要是操作失误造成，通过人员培训可以解决。通过以上分析，要保证压铆点质量，必须做好以下几方面的工作：保证零件表面清洁；定期检查凸、凹模的状态并清理；定期更换凸、凹模；定期检测压铆点的底厚“X”值。

三、结语

通过介绍机械压铆技术在轿车白车身制造中的应用，分析了机械压铆过程中产生质量问题的原因，结合生产实际提出了具体的解决措施，对生产现场的机械压铆质量控制具有一定的实用性。