提升車架鉚接質(zhì)量和效率的研究

王力

泰安航天特種車有限公司 山東泰安 271000

鉚接是車架的一種常用加工方式。車架采用鉚接加工不僅成本較低，而且制作過程簡便、快捷。但是鉚接質(zhì)量不易控制，尤其內(nèi)部狀態(tài)無法通過外部確認(rèn)[1]。為了提高車架鉚接質(zhì)量和生產(chǎn)效率，不僅需要控制鉚接過程，提高鉚接質(zhì)量；同時(shí)需要優(yōu)化鉚接車架制作工藝，合理布局設(shè)備、工裝，確保各工序間運(yùn)轉(zhuǎn)流暢和節(jié)拍一致。

鉚接工藝

鉚接是通過外力對(duì)鉚釘施壓，使得鉚釘桿鐓粗膨脹填充鉚釘孔，頭部鉚釘桿成形為鉚頭，達(dá)到固定連接作用，如圖1所示。鉚接方式主要有兩種：冷鉚和熱鉚。熱鉚以壓縮空氣為動(dòng)力，鉚釘加熱到1000～1100℃，通過鉚槍、鉚托及鉚模等將鉚釘鐓壓成形。冷鉚是以液壓力為動(dòng)力，通過鉚鉗、鉚模將鉚釘鐓壓成形[2]。

圖1 鉚接過程

1.鉚接技藝評(píng)定

鉚接過程屬于特殊過程。所謂特殊過程是指當(dāng)工序的結(jié)果不易檢驗(yàn)或需破壞才能驗(yàn)證時(shí)，所采取的特殊監(jiān)控措施。該措施通常是對(duì)加工過程實(shí)施控制和檢驗(yàn)來保證最終質(zhì)量[3]。

鉚接特殊過程確認(rèn)通過每年度的技藝評(píng)定來驗(yàn)證。通過鉚接試板檢驗(yàn)外觀質(zhì)量，剖切試板檢驗(yàn)內(nèi)部質(zhì)量，如圖2所示。

圖2 冷鉚和熱鉚試樣對(duì)比

經(jīng)對(duì)比熱鉚和冷鉚技藝評(píng)定，結(jié)果見表1。熱鉚鉚釘桿與鉚釘孔間有間隙，是因?yàn)闊徙T時(shí)鉚釘加熱溫度高達(dá)1000℃，鉚頭成形速度較快，鉚釘桿膨脹填充不充分，導(dǎo)致與鉚釘孔之間出現(xiàn)間隙。

表1 冷鉚與熱鉚技藝評(píng)定結(jié)果對(duì)比

2.鉚接強(qiáng)度

鉚釘連接橫梁、縱梁等部件主要受橫向剪切作用力。為了檢驗(yàn)鉚接抗剪切強(qiáng)度，設(shè)計(jì)抗剪切試樣并進(jìn)行抗剪切試驗(yàn)，如圖3所示。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果（見表2）顯示，冷鉚和熱鉚的抗剪切強(qiáng)度都高于材質(zhì)自身強(qiáng)度，但是冷鉚要遠(yuǎn)超過熱鉚。主要原因是熱鉚中鉚釘受高溫影響，內(nèi)部組織再結(jié)晶時(shí)，出現(xiàn)晶粒粗大化降低了自身強(qiáng)度。冷鉚時(shí)鉚釘在冷鐓壓力下，出現(xiàn)冷作硬化提升了鉚釘強(qiáng)度[4]。

圖3 鉚接拉伸試樣

表2 鉚接抗剪切強(qiáng)度

鉚接質(zhì)量

1.外觀質(zhì)量

鉚接外觀質(zhì)量是指鉚頭成形狀態(tài)，如圖4所示。常見的外觀缺陷有：鉚頭成形不規(guī)則，鉚頭過大或過小，表面有裂紋、凹坑、帽緣等。

圖4 外部質(zhì)量缺陷

引起鉚接外觀缺陷的主要原因及處理措施如下。

1）鉚模損壞或鉚釘有損傷會(huì)造成鉚頭成形不規(guī)則，表面出現(xiàn)裂紋、凹坑等缺陷。鉚接前應(yīng)認(rèn)真檢驗(yàn)鉚模和鉚釘，一旦發(fā)現(xiàn)鉚模損壞或鉚釘有損傷應(yīng)及時(shí)更換[5]。

2）工人操作不當(dāng)磕碰到鉚釘，會(huì)造成鉚頭表面損傷。應(yīng)規(guī)范工人操作，避免磕碰損傷鉚釘。

2）選用鉚釘桿過長（過短）鉚頭會(huì)有帽緣（鉚頭過小）缺陷。選擇鉚釘長度規(guī)格時(shí)應(yīng)參照公式：1.12Σδ+1.4d或Σδ+1.5d（Σδ為鉚接鋼板厚度和，d為鉚釘桿直徑），同時(shí)由于各自鉚模和鉚釘孔差異，應(yīng)根據(jù)鉚接情況調(diào)整鉚釘規(guī)格。

2.內(nèi)部質(zhì)量

鉚接內(nèi)部質(zhì)量是指鉚釘剖切后內(nèi)部狀態(tài)，常見的內(nèi)部缺陷是鉚偏和板間有間隙，如圖5所示。引起鉚釘內(nèi)部缺陷主要原因及處理措施如下[6]。

圖5 內(nèi)部質(zhì)量缺陷

1）鉚釘孔過大或垂直度較差，會(huì)引起鉚釘桿在孔內(nèi)偏斜造成鉚偏。應(yīng)在保證鉚釘桿能裝入的前提下，盡量減小鉚釘孔徑，同時(shí)配鉆鉚釘孔時(shí)確保工件垂直、穩(wěn)定防止鉆偏[7]。

2）鉚鉗不穩(wěn)定也會(huì)引起鉚偏。設(shè)計(jì)工裝定位鉚鉗，如圖6所示，解決鉚鉗晃動(dòng)不穩(wěn)的問題，保證鉚接中心與鉚釘中心一致。而且工裝可以調(diào)整鉚鉗水平和垂直狀態(tài)鉚接車架平面和立面鉚釘。

圖6 內(nèi)部質(zhì)量問題

3）被鉚接位置板材之間間隙較大，鉚接力不能將間隙壓平，鉚接后板材間會(huì)有間隙。鉚接前部件的平整度，組裝時(shí)板連接面應(yīng)貼合緊密，有縫隙的位置用夾鉗夾緊。

鉚接車架制作工藝

通常鉚接車架制作工藝流程是：縱梁鉆孔—組裝車架—車架配鉆孔—鉚接車架。為了提高生產(chǎn)效率，優(yōu)化工藝，對(duì)現(xiàn)場設(shè)備、工裝進(jìn)行布局（見圖7），細(xì)化各工步保證工序間節(jié)拍一致。具體實(shí)施方案如下[8]：

圖7 車架鉚接設(shè)備工裝布局及流程

1）縱梁鉆孔。將縱梁從縱梁存放工裝中吊至鉆孔位置，鉆好孔后將縱梁吊回工裝中備用。

2）組裝車架。將鉆好孔的縱梁吊入焊胎中組裝車架，裝完后將車架吊至車架存放工裝中備用。

3）車架配鉆孔。將車架吊至鉆孔位置配鉆車架正面孔。正面孔配鉆完后，用翻轉(zhuǎn)機(jī)翻轉(zhuǎn)車架，再配鉆背面孔。車架配鉆完成后吊回工裝中備用。

4）鉚接車架。將車架吊至鉚接位置，鉚接車架正面、側(cè)面鉚釘；鉚接后，用翻轉(zhuǎn)機(jī)翻轉(zhuǎn)車架，再鉚接車架背面鉚釘，車架鉚接完成后吊回工裝中，準(zhǔn)備進(jìn)入下道工序。

統(tǒng)計(jì)各工位生產(chǎn)節(jié)拍：縱梁鉆孔約4h/件，車架組裝約5h/臺(tái)，車架配鉆孔約8h/臺(tái)，車架鉚接約5h/臺(tái)。縱梁鉆孔和車架配鉆孔工位設(shè)置雙工位，各工序節(jié)拍保持一致，車架鉚接生產(chǎn)效率保證在5h/臺(tái)。

結(jié)語

通過分析了解到，鉚接車架的核心是鉚接質(zhì)量和車架制作工藝。鉚接屬于特殊過程，需要通過鉚接技藝評(píng)定等工藝方法控制過程，達(dá)到提高鉚接質(zhì)量的目標(biāo)。根據(jù)鉚接車架的工藝流程，優(yōu)化現(xiàn)場設(shè)備和工裝布局，能有效提高鉚接車架的生產(chǎn)效率。