為了使SPR工藝得到更廣泛的應(yīng)用，眾多國(guó)內(nèi)外企業(yè)和機(jī)構(gòu)對(duì)SPR工藝研究進(jìn)行創(chuàng)新性的研究，包括對(duì)其連接方式的重點(diǎn)關(guān)注，其中就有51ROBOT，作為工業(yè)機(jī)器人一站式服務(wù)平臺(tái)，在SPR的研究和運(yùn)用上，51ROBOT利用自身優(yōu)勢(shì)，整合行業(yè)機(jī)器人、自沖鉚接工藝優(yōu)良技術(shù)等優(yōu)勢(shì)資源，聯(lián)合設(shè)立SPR連接技術(shù)實(shí)驗(yàn)室……

近年來(lái)，新能源汽車產(chǎn)業(yè)逐漸興起，“輕量化”成為發(fā)展趨勢(shì)，車身變輕對(duì)于整車的能耗、車輛控制穩(wěn)定性與碰撞安全性等方面頗有益處。而輕量化的關(guān)鍵點(diǎn)在于“多材料結(jié)構(gòu)”的設(shè)計(jì)，在車身不同位置使用不同材料。其中，鋁合金憑借其低密度、高強(qiáng)度、耐蝕性等性能，得到廣大汽車制造商的青睞，并在車身設(shè)計(jì)制造中得到充分的應(yīng)用。

鋁合金是否能快速應(yīng)用于汽車行業(yè)很大程度上取決于鋁連接工藝的發(fā)展，特別是關(guān)于鋁鋼異種材料的連接工藝。其中，SPR自沖鉚接工藝克服傳統(tǒng)鉚接工藝的外觀差、效率低以及工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)沖、鉚一次性完成，且連接過(guò)程不破壞板材的鍍層，為汽車車身的連接開辟了新途徑。目前，SPR技術(shù)已經(jīng)成為歐美高端車型制造中的關(guān)鍵連接技術(shù)之一，并且成熟應(yīng)用于寶馬、奧迪、美洲虎和沃爾沃等汽車的鋁鋼混合車身連接中，其中僅美洲虎鋁制車身連接中SPR鉚釘?shù)氖褂靡堰_(dá)3000多個(gè)。

為了使SPR工藝得到更廣泛的應(yīng)用，眾多國(guó)內(nèi)外企業(yè)和機(jī)構(gòu)對(duì)SPR工藝研究進(jìn)行創(chuàng)新性的研究，包括對(duì)其連接方式的重點(diǎn)關(guān)注，其中就有51ROBOT，作為工業(yè)機(jī)器人一站式服務(wù)平臺(tái)，在SPR的研究和運(yùn)用上，51ROBOT利用自身優(yōu)勢(shì)，整合行業(yè)機(jī)器人、自沖鉚接工藝優(yōu)良技術(shù)等優(yōu)勢(shì)資源，聯(lián)合設(shè)立SPR連接技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，為客戶提供專業(yè)的自沖鉚接機(jī)器人系統(tǒng)解決方案。

從SPR工藝技術(shù)中突破

SPR工藝是通過(guò)液壓缸或伺服電機(jī)提供動(dòng)力將鉚釘直接壓入待鉚接板材，待鉚接板材在鉚釘?shù)膲毫ψ饔孟屡c鉚釘發(fā)生塑性變形，成形后充盈于鉚模之中，從而形成穩(wěn)定連接的一種全新的板材連接技術(shù)。

根據(jù)鉚釘?shù)男螤?，SPR自沖鉚接工藝可以分為：無(wú)鉚釘自沖鉚接、實(shí)心鉚釘自沖鉚接、半空心鉚釘自沖鉚接。在汽車車身連接中，既要考慮連接靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度又要考慮車身輕量化，因此大多數(shù)汽車生產(chǎn)企業(yè)選擇將半空心鉚釘自沖鉚接工藝應(yīng)用于輕量化汽車車身薄板的裝配。SPR工藝的力學(xué)特點(diǎn)決定了鉚接質(zhì)量，與鉚釘、模具、板材、沖壓設(shè)備等因素有關(guān)影響鉚接接頭性能。

SPR工藝的研究?jī)?nèi)容主要是工藝參數(shù)的確定。研究表明，SPR技術(shù)的研究存在多個(gè)難點(diǎn)，一是鉚接設(shè)備的核心部位是沖頭和凹模，鉚釘形狀的設(shè)計(jì)直接決定了接頭的結(jié)合形式，如何選取合適的鉚接設(shè)備和工藝參數(shù)使其達(dá)到最佳匹配效果是最主要的難點(diǎn)。二是國(guó)內(nèi)大部分的SPR工藝設(shè)備及鉚釘是從國(guó)外直接購(gòu)買，部分工藝參數(shù)無(wú)法更改。因此，國(guó)內(nèi)需自主研發(fā)SPR工藝設(shè)備，配套設(shè)計(jì)不同材料和形狀的鉚釘，深入研究該項(xiàng)技術(shù)，盡快使該項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)汽車的制造中。

為推動(dòng)先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用落地，加快工業(yè)機(jī)器人的價(jià)值轉(zhuǎn)化，哈工智能旗下51ROBOT工業(yè)機(jī)器人一站式服務(wù)平臺(tái)應(yīng)勢(shì)而生。該平臺(tái)提供了全面的解決方案，包括提供工業(yè)機(jī)器人設(shè)備、機(jī)器人配套產(chǎn)品、技術(shù)支持和系統(tǒng)整合等服務(wù)，進(jìn)一步促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的在多個(gè)場(chǎng)景的落地應(yīng)用，最終使企業(yè)獲得更高的生產(chǎn)效益。

如何進(jìn)一步優(yōu)化自沖鉚接

SPR工藝過(guò)程可將鉚接過(guò)程分為四個(gè)階段：

1、夾緊階段：壓邊圈向下壓緊待鉚接板料。與此同時(shí)，鉚釘也在沖頭的驅(qū)動(dòng)下垂直向下對(duì)板料進(jìn)行預(yù)壓緊。

2、沖刺階段：沖頭向下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)鉚釘迫使其刺穿上層板料，與此同時(shí)鉚釘也驅(qū)使下層板料向凹模內(nèi)發(fā)生塑性變形。

3、擴(kuò)張階段：隨著鉚接過(guò)程的進(jìn)行，鉚釘腿部逐漸張開，下層板料發(fā)生塑性變形逐漸填充入凹模。在沖頭和凹模凸臺(tái)的共同作用下，鉚釘腿部向周圍擴(kuò)張，嵌入下層板從而形成了鉚釘與板料間的機(jī)械互鎖結(jié)構(gòu)。

4、沖鉚完成：當(dāng)沖頭將鉚釘下壓至鉚釘頭與上層板料的上表面緊密接觸且平齊時(shí)可以認(rèn)為鉚接完成，此時(shí)壓邊圈釋放壓邊力，沖頭將返回初始工位，沖鉚結(jié)束。

從這些過(guò)程我們可以得知，上下板材在鉚釘與凹模凸臺(tái)的作用下沿沖頭下壓方向發(fā)生了塑性變形，并且板材與鉚釘接觸的周邊，塑性變形程度較大。相關(guān)文獻(xiàn)也指出垂直于沖頭下壓方向，會(huì)導(dǎo)致接頭整體的抗剪切強(qiáng)度明顯優(yōu)于抗剝離強(qiáng)度。如果引入機(jī)器人接入自動(dòng)鉚接系統(tǒng)，其穩(wěn)定性更能夠提高自沖鉚接質(zhì)量和生產(chǎn)率。

機(jī)器人自沖鉚接系統(tǒng)是由機(jī)器人、SPR自沖鉚接槍頭、動(dòng)力和控制單元、送料單元及其它外圍設(shè)備組成，屬于機(jī)械連接，沒(méi)有熱輸入，可以有效避免熱連接所引起的種種問(wèn)題，機(jī)器人的加入可以消除人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。因而工業(yè)機(jī)器人的選擇至關(guān)重要，與配套設(shè)備的合理鏈接也是機(jī)器人順利完成各種工藝流程的重要部分，為此，51ROBOT推出的“ROBOT+”升級(jí)服務(wù)，整合國(guó)際優(yōu)質(zhì)機(jī)器人品牌資源，根據(jù)用戶實(shí)際需求與行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)，為機(jī)器人集成商提供一系列的機(jī)器人解決方案。

SPR鉚接在國(guó)民應(yīng)用與創(chuàng)新

在SPR鉚接工藝中，“自沖”的特點(diǎn)為快速生產(chǎn)和流水線制造創(chuàng)造了條件，該工藝可用于汽車底盤件、汽車覆蓋件、車座椅等之間的連接，特別是對(duì)火車車廂板間的連接具有重要的意義。隨著汽車制造業(yè)的不斷發(fā)展，各種新型材料的廣泛應(yīng)用，自沖鉚接工藝在實(shí)現(xiàn)汽車輕量化中呈現(xiàn)出了異軍突起的勢(shì)頭。

自沖鉚接工藝已成熟應(yīng)用于汽車制造工業(yè)中，還涉及到軌道交通、房屋建筑甚至日常生活用品。在房屋建造中，鋼結(jié)構(gòu)變得普遍，傳統(tǒng)的激光焊或者螺栓連接都需花費(fèi)較多時(shí)間和成本，質(zhì)量也并不一定可靠。SPR工藝在節(jié)省時(shí)間和成本的基礎(chǔ)上，不產(chǎn)生工業(yè)廢料，并且保護(hù)鋼材的鍍鋅層不被破壞，保證了鋼材的耐腐蝕性。

采用傳統(tǒng)的沉頭鉚釘進(jìn)行連接不僅耗時(shí)、費(fèi)用較高，還會(huì)破壞標(biāo)志的反光面。采用SPR工藝，快速簡(jiǎn)單，并且保護(hù)了標(biāo)志的反光面，連接強(qiáng)度也符合預(yù)期要求。

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者已在鉚接過(guò)程中各種因素對(duì)質(zhì)量影響方面進(jìn)行了大量的相關(guān)研究工作。國(guó)內(nèi)還應(yīng)建立完整的機(jī)器人SPR鉚接技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)，便于在國(guó)內(nèi)汽車制造工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，更是有助于推進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)步與創(chuàng)新。