鋁合金車身常用的緊固件按材質(zhì)種類可分為鋼制和鋁制標(biāo)準(zhǔn)件兩種。按與車身連接形式可分為機(jī)械連接類和焊接類兩種。
機(jī)械連接類
1、自穿式
自穿式螺栓或螺母又稱自沖鉚螺栓或螺母,其中自穿式標(biāo)準(zhǔn)件是通過端部翻邊結(jié)構(gòu)穿透板材并與之形成可靠互鎖結(jié)構(gòu)的冷成型工藝。其 結(jié)構(gòu)形式如圖 1、圖 2 所示。
自穿式標(biāo)準(zhǔn)件的工藝過程包括四個(gè)階段:夾緊、刺穿、成型,放開。自穿式標(biāo)準(zhǔn)件有可承受標(biāo)準(zhǔn)力矩,板材不需開孔,其中螺栓密封良好等優(yōu)點(diǎn),但存在標(biāo)準(zhǔn)件成本較高,僅適用于厚度低于 2.0 的薄壁鋁板件。
圖 3 為自穿式螺栓在埃安 LX 車身前壁板及地板區(qū)域的應(yīng)用。自穿式標(biāo)準(zhǔn)件可廣泛應(yīng)用于鋁合金車身鋁沖壓零部件。
2、鉚接
鉚接又稱壓鉚,又叫自扣緊,是一種與板材通過法向結(jié)構(gòu)或者徑向結(jié)構(gòu)互鎖的標(biāo)準(zhǔn)件連接形式。主要有齒狀互鎖壓鉚和折邊互鎖壓鉚兩種。可廣泛應(yīng)用于鋁合金車身的沖壓件,擠出件和鑄造件各類零部件上。以下內(nèi)容分別介 紹上述兩種常見類型的鉚接標(biāo)準(zhǔn)件。
一、齒狀互鎖壓鉚標(biāo)準(zhǔn)件主要是通過標(biāo)準(zhǔn)件根部的齒狀結(jié)構(gòu)與開孔板材圓柱面擠壓過盈配合,形成互鎖結(jié)構(gòu),完成標(biāo)準(zhǔn)件與板材的連接。其結(jié)構(gòu)形式如下圖 4 和圖 5 所示。
工藝過程包括三個(gè)階段:上件配合,施作用力,合模成型。此類壓鉚標(biāo)準(zhǔn)件,結(jié)構(gòu)簡單,成本較低,下模只需要一個(gè)平面即可。但是推出力較小,推薦用于開口截面,精度要求較低的安裝點(diǎn),對于重要硬點(diǎn),建議謹(jǐn)慎使用。
二、折邊類互鎖壓鉚標(biāo)準(zhǔn)件主要是通過標(biāo) 準(zhǔn)件底部的翻邊結(jié)構(gòu)與開孔板材面在壓頭作用下,固有模具下擠壓翻邊折彎成型互相嵌套,形成互鎖結(jié)構(gòu),完成標(biāo)準(zhǔn)件與板材的連接。其結(jié)構(gòu)形式如下圖 6 和圖 7 所示。
工藝過程包三個(gè)階段:上件配合,施作用力,合模成型。此類壓鉚標(biāo)準(zhǔn)件,推出力較強(qiáng),連接可靠,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本較高,需要特定的下模配合成型。一般用于重要硬點(diǎn)或者重要安裝點(diǎn)。
圖 8 為壓鉚螺母和螺栓在埃安 V 車型門檻和前防撞梁連接板上的應(yīng)用。壓鉚類標(biāo)準(zhǔn)件可廣泛應(yīng)用于各類鋁合金車身部件上。
3、拉鉚
拉鉚是通過標(biāo)準(zhǔn)件頭部拉壓變形膨脹,與端部法蘭面上下夾住板材開孔,形成一種穩(wěn)定可靠的標(biāo)準(zhǔn)件連接形式。用于各類金屬板材、管材等制造工業(yè)的緊固領(lǐng)域;在鋁車身上應(yīng)用廣泛。其結(jié)構(gòu)形式如下圖 9、圖 10 所示。
拉鉚標(biāo)準(zhǔn)件工藝過程包括四個(gè)階段:自動(dòng)上料、插入安裝孔、拉鉚、反轉(zhuǎn)旋出。如下圖 11 所示。
拉鉚具有結(jié)構(gòu)簡單、連接可靠、裝拆方便、單向操作等優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是大部分拉鉚標(biāo)準(zhǔn)件端部法蘭面會(huì)凸出板材,不利于安裝件與車身板材的直接貼合。
拉鉚螺栓螺母主要應(yīng)用于鋁合金車身型材類,鑄件類,薄壁件;為管路、線束,飾件附件等重要安裝點(diǎn)提供安裝結(jié)構(gòu)。
圖 12 為拉鉚螺母和拉鉚螺栓蔚來 ES8 等車型上的應(yīng)用。拉鉚類標(biāo)準(zhǔn)件廣泛應(yīng)用于封閉截面的鋁型材,開口截面的鑄鋁零部件上。
焊接技術(shù)
1、鋁焊接螺柱
鋁螺柱焊是將鋁合金螺柱端部與鋁板件表面接觸,通電引弧,待接觸面熔化后,給螺柱一定壓力完成焊接的方法。其結(jié)構(gòu)形式如下圖 13 所示。
鋁螺柱焊工藝過程主要包括上件,預(yù)緊,熔合,退出四個(gè)階段。鋁螺柱焊具有低成本,快捷靈活的優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是連接強(qiáng)度弱,同類 型同規(guī)格鋁螺柱焊連接強(qiáng)度比鋼螺柱焊弱,一般用于沖壓鋁板上固定線束,管路等卡接結(jié)構(gòu)。
圖 14 為鋁螺柱焊在捷豹 XE 等車型應(yīng)用,鋁螺柱可廣泛應(yīng)用于鋁沖壓板部件上。
其他類
1、螺紋套
螺紋套通過外螺紋與鋁合金鑄件嚙合并通過自身的內(nèi)螺紋為外部連接件提供可嚙合螺紋的一種標(biāo)準(zhǔn)件形式。其結(jié)構(gòu)形式如圖 15 所示。
螺紋套實(shí)現(xiàn)了低強(qiáng)度的金屬材料進(jìn)行高強(qiáng)度連接這一目標(biāo),40多年的使用實(shí)踐已經(jīng)驗(yàn)證了它的可行性。螺紋套由優(yōu)質(zhì)的不銹鋼材料制成,安裝嵌入車身鑄鋁部件后形成可靠內(nèi)螺紋,在切口處(預(yù)設(shè)斷開點(diǎn))可斷開安裝尾柄。
螺紋套有普通型和自鎖型。普通型的螺紋套是由具有精確成型的菱形截面的線圈卷繞而成,從而形成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)螺紋,兩邊可用。自鎖型具有和普通型螺紋套相同的技術(shù)優(yōu)點(diǎn);此外,其內(nèi)部設(shè)計(jì)有一個(gè)螺紋鎖定區(qū)域,通過一匝或多匝多邊形線圈固定住安裝螺絲的螺紋,來實(shí)現(xiàn)螺絲的鎖定。
螺紋套廣泛應(yīng)用于鑄鋁件,為副車架等底盤硬點(diǎn) ,動(dòng)力電池,車身本體等重要零部件提供安裝點(diǎn)。圖 16 為螺紋套在蔚來ES6前縱梁接頭處的應(yīng)用,為縱梁接頭和門檻之間的連接加強(qiáng)板提供安裝點(diǎn)。
2、鋁合金筒螺母
鋁合金套筒螺母一般采用 7 系特制鋁,內(nèi)制螺紋,具有較高連接強(qiáng)度,基于兩倍螺紋長度, 保載可滿足 PC10 級的受力要求。套筒采用冷連接的方式連接型材兩個(gè)端面,使型材兩個(gè)端面共同承擔(dān)負(fù)載。其結(jié)構(gòu)形式如圖 17 所示。
鋁合金套筒螺母有著連接可靠,受高力矩要求,裝配簡單的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是成本較高,且對型材梁截面尺寸需配合應(yīng)用。
鋁合金套筒螺母主要應(yīng)用于鋁型材車身部件上的重要安裝點(diǎn),如副車架,懸架,電機(jī)總成,動(dòng)力電池等重要硬點(diǎn),安全帶安裝點(diǎn)。圖18為鋁合金套筒螺母在上 CT6 前縱梁上的應(yīng)用,為副車架提供安裝點(diǎn)。