埃瑞特自冲铆接机助力中国汽车轻量化制造

本文作者：武汉埃瑞特机械制造有限公司 袁涛

汽车轻量化的目的，是在保证汽车强度和刚性和安全性不降低的前提下，通过优化车身结构，使用铝、镁合金材料、高强度钢板和工程塑料等轻质材料和新型铆接工艺，降低汽车的整车装备质量，从

而提高汽车的动力性能，减少燃料消耗，降低污染排放，实现良好的经济效益和社会环保效益。特别是国家规定2020年汽车燃料消耗控制在百公里5升以内，汽车轻量化的逐步走入前台。可见，在完成

汽车轻量化设计和选用轻量化材料之后，轻量化连接工艺是关键因素，直接决定汽车的安全和轻量化应用的结果是否成功。
汽车轻量化中存在的工艺问题。

自冲铆连接工艺特点（铆接机专家网注：自冲铆接机学名为自冲铆，英文为self-pierce riveting，详细介绍见自冲铆接机(自刺穿铆接机,Self-piercing riveting)知识扫盲贴 ）
自冲铆连接是专门解决汽车轻量化的连接工艺问题的一种新型连接工艺。它的工艺过程与焊接工艺差不多，有定位、夹紧，然后铆钉自动送料，然后铆钉通过刺穿上层材料和中间层材料在底层材料里

面形成塑性变形，最后成型。

1.影响自冲铆连接质量的因素：主要在四个方面：第一是铆钉；第二是模具；第三是预压紧压力；第四是工作过程中的压力和位移。
铆钉是其中比较关键的因素，根据被连接材料铆钉的组合厚度分为5mm和3mm铆钉；长度是根据被连接材料的组合厚度所决定；另外，要连接的材料有铝合金、镁合金、高强度钢板、碳纤维材料等等，

由于材料的强度不同，选用的铆钉硬度也不一样，因为它需要刺穿；在汽车方面应用至少要防锈15年以上，因此对于铆钉的涂层有一些特别的要求；对铆钉的头部和脚部有一些不同的形状，来满足不

同的材料搭配。2.自冲铆连接的质量控制：有两种方法，一种是目测，看外观有没有裂纹，成型是否好；还有尺寸测量，测量剖面是否对中，然后这个铆钉在刺穿并将两层材料镶嵌在一起，它的镶嵌

程度是不是符合要求。还有很重要的是过程监控，即通过生产过程来监控压力和位移的标准曲线，设定上下公差。如果材料搭配出现问题，比如说1+1mm再加中间的胶层，一共是2.3mm，假如操作员用

2mm的板来代替1mm板，这个系统马上识别，出现警示，系统就停止工作。如果模具用了20万次，磨损了，甚至破裂的，那压力达不到要求，系统一判断马上停止，并报警该处下模具可能破损，马上检

查。这就是在线质量监控。

还有一个就是在线质量管理，如何管理呢？系统可以把生产过程中的设定参数和生产结果进行收集和储存，上传到服务器，来满足汽车工业要求生产质量有五年的追溯性管理，同时也可以优化设计，

使材料优化得更好一点，或者优化整个的连接点是多一点、少一点。目的只有一个，是要保证整个生产过程中每一个连接点都受到监控，保证自冲铆连接的可靠性和质量一致性。

自冲铆连接工艺的优势

1.自冲铆连接工艺可连接不同材质、不同厚度、不同硬度和不同强度的两层或多层材料组合，是不同形态轻量化材料之间连接的最佳连接工艺之一。
2.自冲铆连接工艺充分满足不同形态材料之间连接的静态强度和动态疲劳强度要求，能克服焊接工艺和传统铆接工艺不足，具有撞击能量吸收功能，满足安全方面的要求。因为自冲铆点在遇到撞击后

，需要拉伸大概10mm以后才断裂，这就减缓了人身所受的冲击力，因此在汽车安全方面是非常重要的。 B3.自冲铆连接工艺允许不同形态轻量化材料之间涂结构胶粘合层，达到车内隔音降噪和防水密

封的目的。如果是用焊接，那势必是需要特种焊和更复杂的工艺去做。因此，自冲铆连接克服了焊接和传统铆接工艺的不足，并使结构胶粘合层快速定型，进行不间断流水作业。
自冲铆连接工艺与传统铆接工艺相比减少3/4工序，没有凝胶固化时间，生产效率高；与特殊焊接相比，无论从设备投资、能耗成本核算，还是从工序繁简和操作要求相比，都具有不可比拟的综合成本

优势。
自冲铆连接生产设备，具有在线铆接装配质量管理系统，生产过程可以全部在线监测，实时去除不良品，确保产品质量100%合格。一旦出现不良品，设备会立即报警并诊断可能发生的原因，帮助解决

问题。

自冲铆连接在汽车轻量化中的实际应用

先进的轻量化连接工艺，是汽车的安全与可靠性能的重要技术保证。目前，欧洲的一款不同年代出版的车型，经过轻量化优化以后，车上的组件日益减少了，点焊和无铆连接也逐渐减少甚至被去除掉

，自冲铆点却比以前增加很多，这是因为用自冲铆连接质量更可靠。
自冲铆连接在汽车上的应用主要表现在对车身轻量化材料连接的工艺应用。目前主要用在六个方面：白车身上，四门两盖，横梁车顶及加强筋，天窗、摇窗机、座椅等部件，仪表盘和安全气囊等，还

有自冲铆连接在轻量化材料或者多种材料组合的高质量连接方面应用。以发动机罩盖为例，现在欧洲的标准发动机罩盖必须是用铝合金的，以防止车撞人后造成二次伤害，用自冲铆连接和无铆连接两

种工艺搭配，可以很好地解决铝合金罩盖在强度要求高的地方用自冲铆连接，在强度要求不是很高的地方用无铆连接。低成本加高质量，没有火花，没有烟尘。又如安全气囊，当它受到碰撞打开的时

候，气囊张开了，如果里面有尖锐的东西，就会把气囊扎破，就起不到安全的要求。自冲铆连接是用模具来连接的，可以保证连接点的外形是光滑的，没有毛刺，不会在气囊打开的时候把它刺破。
中国电动汽车技术突破发展方向是：续驶能力突破。其中动力蓄电池技术大容量、自重轻的突破，以及车身结构优化设计和轻量化应用突破是关键。自冲铆连接工艺技术，不但能够实现不同形态的轻

量化材料之间的连接，而且能够大幅度提高生产效率，提升产品质量，还可以降低综合成本，可以为中国汽车工业特别是电动汽车发展做出的特殊贡献。

目前国内的奇瑞，吉利，华晨，都已经开始汽车轻量化的自冲铆接机制造。