定位螺栓铆接技术研究

熊传林 李鑫武

（珠海格力电器股份有限公司 广东珠海 519070)

定位螺栓铆接技术研究

熊传林 李鑫武

（珠海格力电器股份有限公司 广东珠海 519070)

通过对定位螺栓的铆接技术研究，实现铆接螺栓在空调器室外机底盘组件上的应用，以满足底盘组件冲压自动化生产的需求。

定位螺栓；铆接；自动化

1 引言

随着家电、汽车等机械行业的发展和国家节能减排要求的不断提高，这些领域越来越追求加工制造的自动化和高效、低能耗。在空调钣金件的生产过程中，点焊是一项重要工序，但点焊现场火花飞溅、作业环境差，且能耗高，零件存在脱焊等质量问题[1]。而铆接的劳动现场没有火花，噪音较小，作业环境有极大改善；且零件铆接的疲劳强度比点焊高，对家电及汽车等处于振动工况的机械产品是一个必备的优点。本文通过对定位螺栓的铆接技术研究，实现空调器室外机底盘组件上铆接螺栓的应用，从而实现底盘组件的冲压自动化生产。

2 螺栓铆接技术简介

空调器室外机底盘组件上固定和定位压缩机的压缩机定位螺栓，一般是采用点焊的工艺方法将定位螺栓连接到底盘上去；螺栓点焊工艺方法的优点是对设备要求不高、操作简单，缺点是作业环境差、有脱焊及焊接不牢的重大质量问题、无法满足钣金件冲压自动化一条线生产。随着节能环保要求的不断提高和钣金件冲压自动化的需求，螺栓点焊工艺已不能适应大工业生产对高质量、高效率、低能耗、低噪音的要求。而螺栓铆接技术能够解决点焊工艺作业环境差和脱焊的质量问题，而且能很好满足钣金件冲压自动化需求。

螺栓铆接，是指在轴向力的作用下使螺栓发生塑性变形，从而将螺栓与底盘基材形成一个连接体结构；此类冲铆，可以在普通冲床和模具上实现，无需专用设备。与传统焊接工艺相比，螺栓铆接具有质量更加可控而且避免焊伤等优点。

定位螺栓铆接的工艺方法，一般有两种，一种是螺栓有孔铆接（预先在底盘上预冲孔），另一种是螺栓无孔铆接（无需在底盘上预冲孔）。定位螺栓一般选用的是冷镦型结构的螺栓，材料选用国标GB/T 6478-2001《冷镦和挤压用钢》中的非热处理型冷镦和冷挤压用钢ML08Al，材料抗拉强度小于470MPa。

3 定位螺栓有孔铆接

定位螺栓有孔铆接的工艺方法是指先在底盘上预冲孔，然后将螺栓放入底盘上的预冲孔中，利用模具和普通冲床压铆成形。其具体的工艺流程为：①底盘压筋冲孔，②螺栓铆接。如图1所示。

定位螺栓有孔铆接的模具结构和螺栓结构，如图2所示。多次试验发现，相对压铆前，螺栓压铆后有拉长的现象，经分析是由于螺栓压铆时受轴向剪应力作用所致，此问题通过改进螺栓结构来解决：要求螺栓底端的内腔尺寸ΦD≥螺栓光杆部分的尺寸Φd。有孔铆接螺栓与底盘基材的连接体结构如图3所示，螺栓上、下整圈包裹住底盘基材，连接体结构牢固、可靠。

定位螺栓有孔铆接后的最大抗扭矩测试数据，见表1，满足装配和使用要求；根据包装运输试验标准，用有孔铆接螺栓的底盘组件进行整机测试，定频扫频试验等测试都合格的，相关试验详见表2。

4 定位螺栓无孔铆接

定位螺栓无孔铆接工艺，指的是无需在底盘上预先冲孔，直接将螺栓压铆到底盘基材中去。定位螺栓无孔铆接的工艺流程，如图4所示；相对于定位螺栓有孔铆接工艺，定位螺栓无孔铆接工艺减少了一道冲孔工序，有利于生产。

定位螺栓无孔铆接的模具结构如图5所示，无孔铆接螺栓与底盘基材的连接体结构如图6所示。分析定位螺栓压铆的成形过程，可以分成两个阶段，第一阶段是定位螺栓刺破底盘材料，此过程中定位螺栓看作是“凸模”，上模看作是“凹模”；第二阶段是定位螺栓外翻成形，形成“燕尾”结构，包裹住底盘基材，从而形成连接体结构[2]。

定位螺栓无孔铆接技术的关键是如何形成大“燕尾”结构的连接体，此过程涉及底盘基材钣金材料的流动性问题。分别选用0.95mm厚的普通料涂油板（Q235A）和深冲料涂油板（08AL）做对比分析，底盘用深冲料更能形成大“燕尾”结构的连接体。由此可以说明，塑性好的材料能够更好地形成“燕尾”结构。

定位螺栓无孔铆接技术的另外一个关键因素是螺栓，经多次实验和分析，螺栓硬度是能否成形大“燕尾”连接体结构的重要因素。结合底盘基材的钣金材料、螺栓硬度两个重要影响因素，分别组合做样，再测试螺栓铆接后的最大抗压力数值，测试数据见表3。由测试数据可以看出，定位螺栓无孔铆接的底盘基材用深冲料涂油板（08AL）、螺栓较高硬度（HRB88～90）时，螺栓铆接后的抗压力值最大，效果最佳。

图1 定位螺栓有孔铆接的工艺流程

表1 定位螺栓有孔铆接后的最大抗扭矩测试

表2 有孔铆接螺栓底盘组件的整机测试

表3 定位螺栓无孔铆接后的最大抗压力测试

5 结论

随着国家节能减排要求的不断提高，空调器室外机底盘将逐渐采用免喷涂处理的新材料，如镀铝锌板、ZAM板、锌铁合金等；伴随钣金件冲压自动化需求，定位螺栓的铆接工艺，必将逐步替代螺栓点焊工艺，在空调器室外机底盘组件的加工过程中广泛使用。

图2 定位螺栓有孔铆接模具结构和螺栓结构

图3 有孔铆接螺栓与底盘基材的连接体结构

图4 定位螺栓无孔铆接的工艺流程

图5 定位螺栓无孔铆接的模具结构

图6 无孔铆接螺栓与底盘基材的连接体结构

[1]林让贤.点焊缺陷分析与工艺规范.广西机械,

1999,4:18-21

[2]李晓静.自冲铆接工艺的研究及改进措施[J].天津理工大学学报,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