幾個(gè)工藝參數(shù)對(duì)壓裝螺釘壓接質(zhì)量影響的試驗(yàn)分析

景三輝 高瑞暉

摘 要：該文針對(duì)目前科研生產(chǎn)過程中電子產(chǎn)品出現(xiàn)的壓裝螺釘出現(xiàn)的質(zhì)量問題，通過試驗(yàn)，確定了壓裝螺釘本身參數(shù)、壓力機(jī)壓力參數(shù)和壓接模具參數(shù)等幾個(gè)因素對(duì)壓裝質(zhì)量的影響，給出了不同參數(shù)對(duì)壓接質(zhì)量的不同影響結(jié)論，提出了今后壓裝螺釘工藝的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：壓裝螺釘 工藝參數(shù)

中圖分類號(hào)：TP206 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）07（a）-0109-02

壓裝螺釘工藝是根據(jù)壓釘和板料的特性，選擇適當(dāng)壓力，將壓裝螺釘壓接在金屬板料表面的過程。壓裝螺釘（以下簡(jiǎn)稱“壓釘”）工藝在目前的電子產(chǎn)品中是一種常用工藝。相比較與機(jī)械加工工藝，壓釘工藝能夠節(jié)省加工成本，減少板料變形，使產(chǎn)品輕量化，外表美觀等優(yōu)點(diǎn)，在軍用和民用產(chǎn)品電子產(chǎn)品中大量使用。

由于壓釘質(zhì)量受到壓釘本身質(zhì)量、壓力機(jī)參數(shù)、板料參數(shù)及壓接模具等眾多因素的影響，在一些可靠性要求較高的軍工產(chǎn)品的中，由于壓釘質(zhì)量問題、壓接工藝設(shè)計(jì)不當(dāng)和設(shè)備壓力參數(shù)選擇不當(dāng)造成的失效現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，主要包括壓釘松脫、壓釘根部漏料、壓接面不平等幾種壓接缺陷，有的產(chǎn)品在交付客戶組裝過程中，出現(xiàn)壓釘松脫，即使一個(gè)壓釘?shù)氖В餐斐烧麄€(gè)零部件返工，重新拆卸，重新壓接，重新噴涂，重新組裝等工序，帶來的經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，產(chǎn)品形象受到影響。所以，需要對(duì)影響壓接螺釘工藝進(jìn)行研究，確定不同參數(shù)對(duì)壓接質(zhì)量的影響，從而規(guī)范壓接工藝，使壓接工藝穩(wěn)定、可靠。

1 壓釘壓接的基本原理及壓接質(zhì)量評(píng)價(jià)

1.1 壓接的基本原理

常見壓裝螺釘材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，機(jī)械加工后鍍彩鋅，其基本外形及參數(shù)組成見圖1，壓接原理見圖2。壓接時(shí)，首先將壓裝螺釘放在工件上預(yù)先打好的孔內(nèi)；然后將它們一起放在壓力機(jī)的下模（定模）上，壓釘?shù)穆菁y部分深入下模（定模）的圓孔內(nèi)；最后，壓力機(jī)提供向下壓力，帶動(dòng)上模（動(dòng)模）將壓釘下壓，使工件壓釘孔四周的的金屬材料發(fā)生塑性變形，填充在壓釘?shù)陌疾蹆?nèi)，壓釘就被壓接在工件上。

1.2 壓接結(jié)果評(píng)價(jià)

從工程上，從以下4個(gè)方面判斷壓接效果：（1）壓接后平面是否平整；（2）壓接后壓釘是否與底孔同心；（3）壓接后是否存在板料沿壓釘軸向漏料；（4）壓接結(jié)合力是否牢固。

2 試驗(yàn)分析

該試驗(yàn)以M3壓裝螺釘為試驗(yàn)對(duì)象，挑選不同參數(shù)的M3的壓裝螺釘，分析了壓釘參數(shù)對(duì)壓接質(zhì)量的影響；以不同的壓力壓接，分析了壓力對(duì)壓接質(zhì)量的影響；以不同直徑的下模孔為例，分析了下模孔徑對(duì)壓接質(zhì)量的影響。試驗(yàn)過程中使用的壓力機(jī)為德國(guó)TOX公司型號(hào)為CEC04型壓力機(jī)，上下模材料均為Cr12MoV模具鋼，硬度為HRC55-58。Cr12MoV是一種冷作模具鋼，是一種在常溫下使金屬變形的模具用鋼，具有較高的硬度和耐磨性。

2.1 壓釘本身參數(shù)對(duì)壓接質(zhì)量影響

本單位工藝部門在多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上于1999年3月提出了壓釘?shù)钠髽I(yè)標(biāo)準(zhǔn)（企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)Q/AQ301-1999），該規(guī)范為科研生產(chǎn)中的壓接質(zhì)量穩(wěn)定起到了重要作用。在后來的生產(chǎn)實(shí)踐中，為了使壓釘適應(yīng)常規(guī)1.5mm厚的板料，結(jié)合力更大，便于加工制造，將壓釘?shù)耐庑纬叽邕M(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，優(yōu)化后M3壓釘參數(shù)見表1。

但是，在生產(chǎn)實(shí)際中，由于壓釘本身制造的個(gè)體差異，生產(chǎn)的批次性差異，存在壓釘參數(shù)變動(dòng)的情況。試驗(yàn)前選取不同規(guī)格參數(shù)的壓釘作為試驗(yàn)壓釘，并對(duì)每種壓釘?shù)膮?shù)進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量，具體參數(shù)如表2所示。試驗(yàn)板料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼10F，厚度t名義尺寸為1.2 mm（實(shí)際測(cè)量為1.1 mm），壓釘?shù)卓譫=Ф5 mm。為了便于說明壓接質(zhì)量，將板料上所有需要壓釘?shù)牡卓子脭?shù)字進(jìn)行標(biāo)記，壓接結(jié)果見表3。

從表3中可以看出，壓釘?shù)耐古_(tái)T是一個(gè)很重要的參數(shù)，它必須小于板料的厚度t，否則壓接的最后階段，壓力機(jī)的壓力只作用在壓釘凸臺(tái)的兩個(gè)面上，不能將板料充分壓接到壓釘?shù)陌疾蹆?nèi)（圖1中寬度為F的凹槽）。

壓釘?shù)牡酌婧穸龋▓D1中的尺寸E）在壓接過程中也是一個(gè)重要參數(shù)。在工程實(shí)踐中，E值過小也容易造成的壓釘失效，因?yàn)樵趪娖峁ば蛑校紫纫獙?duì)壓裝后不平的壓釘?shù)酌娌课贿M(jìn)行打磨，以保證噴漆后噴漆面平整。在裝配過程中裝配鉗工緊固壓釘時(shí)，由于壓釘?shù)酌孀儽。瑳]有足夠大的面積支撐緊固的壓釘，就會(huì)使壓釘往板面內(nèi)移動(dòng)，使壓釘六角形底面變形，零件表面崩漆。

2.2 壓力機(jī)壓力參數(shù)對(duì)壓接質(zhì)量的影響

從2.1節(jié)的試驗(yàn)過程來看，M3X16壓釘凸臺(tái)高度與板料厚度一致，在合適的壓力下，能夠保證壓接質(zhì)量，本試驗(yàn)中選擇5個(gè)M3X16的壓釘，調(diào)節(jié)壓力機(jī)參數(shù)，用不同大小的壓力進(jìn)行壓接，觀察壓接質(zhì)量。

從表4中可以看出，壓力機(jī)的壓力是關(guān)系壓接質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)，過大的壓力會(huì)使板料發(fā)生變形，設(shè)備自鎖，過小的壓力會(huì)使壓接的結(jié)合力不夠，影響壓接質(zhì)量。在進(jìn)行正式壓接前，需要根據(jù)材料的性能，選擇合適的壓接力進(jìn)行試壓驗(yàn)證，才能保證壓接質(zhì)量。

2.3 模具底孔對(duì)壓接質(zhì)量的影響

該試驗(yàn)中使用的下模（定模）材料為Cr12MoV，硬度為HRC55-58，為原廠配套模具，不需要改變模具材料，依然選擇M3X16的壓釘。由于該壓力機(jī)可以壓接M3、M4、M5的壓釘和其他壓裝螺母，所以在壓接時(shí)存在不注意查看孔徑大小，使用不匹配孔徑的下?，F(xiàn)象。試驗(yàn)過程中選用了兩種直徑的下模進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)情況見表5。

從表5中可以看出下模直徑過大，就會(huì)使板料在壓接后沿壓釘軸向漏料，形成漏斗狀壓接面，壓釘與板料結(jié)合力小，影響壓接質(zhì)量。

3 試驗(yàn)結(jié)論

（1）壓釘凸臺(tái)高度T不得大于板料厚度t。

（2）在壓接前，應(yīng)先在與實(shí)際壓接條件相同的試件上進(jìn)行試壓，調(diào)節(jié)壓接參數(shù)，確保壓接后壓釘釘帽平面與試件在同一平面上后，方可在實(shí)際工件上進(jìn)行壓接。

（3）下模的孔徑最好不得超過壓釘螺紋直徑的0.2 mm，過大的下模內(nèi)徑會(huì)導(dǎo)致板料沿壓接的方向漏料，影響壓接的質(zhì)量。

4 結(jié)語

該文主要針對(duì)M3的壓裝螺釘進(jìn)行了試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)論對(duì)目前壓裝工藝進(jìn)行了規(guī)范，在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，但是隨著產(chǎn)品的不斷更新，目前出現(xiàn)了M5、 M6，甚至M8的壓裝螺釘?shù)男枨?，這些較大壓釘?shù)膲航訁?shù)有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

目前在鋼板上壓釘?shù)募夹g(shù)比較成熟，但是很多產(chǎn)品為了達(dá)到輕量化的要求，選擇鋁合金材料作為面板材料，目前鋁面板壓接的質(zhì)量并不可靠，怎樣解決鋁制面板上的壓釘問題，也是待研究的問題。

對(duì)于壓接后結(jié)合力的評(píng)價(jià)有待量化，觀察壓釘和板料的壓痕情況來判斷壓接力大小，這種判斷誤差較大，不能很好地對(duì)壓接的結(jié)合力做出準(zhǔn)確判斷。

為了解決板料上的壓釘問題，目前另外一些工藝可以起到同樣的效果，比如沉孔后塞焊工藝，焊接螺柱工藝等，不管采用何種工藝，提高壓裝的可靠性，降低壓裝工藝的成本是工程實(shí)踐永恒的追求，壓接工藝需要隨著新材料、新工藝的出現(xiàn)，與時(shí)俱進(jìn)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的進(jìn)步。

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