旋铆销轴开裂问题的分析与解决

doi:10.16648/ki.1005-2917.2020.05.001
旋铆销轴开裂问题的分析与解决
杜立伟　何云峰
（霸州市华诚汽车制动器有限公司，河北霸州　065700）
摘要：液压旋铆利用专用设备和专用模具可将不同材质不同厚度的零部件连接在一起；连接过程操作简单消耗低费用少且对环境无污染；旋铆连接完成后在
工件表面形成圆形面，表面光滑无毛刺；旋铆加工完的工件强度与牢固性优
于螺栓连接；凭借着诸多的优点在汽车制动器零部件加工过程中有着广泛的
应用。

旋铆开裂是旋铆工作中经常遇到的问题，分析解决旋铆工件开裂问题
是旋铆生产中的难点。

关键词：销轴；旋铆开裂；硬度；长度；时间；工装
1. 问题简述
P203驻车制动器是我司为北汽某皮卡车型开发的一款驻车制动器，在样件开发工程中，旋铆工序在旋铆销轴连接底板、支撑销板过程中销轴端面出现开裂，严重的影响了产品质量，造成产品报废。

2. 问题测量排查
针对此问题出现的现象，整体上做
了详细的分析，把可能造成旋铆销轴开裂的原因进行汇总，然后对原因进行逐一的检测。

旋铆销轴开裂序号可能原因
1销轴硬度不合格
（过硬开裂）
2销轴旋铆长度过大
（塑性变形过大）
3旋铆时间过长
（受力时间长）
4旋铆工装设计不合理
（尺寸不合格）
销轴图纸如下图：
2.1 使用布氏硬度机对销轴材质Q235进行硬度检测并记录
序号12345678910数值（HB）135140138142136141140140138138
测量数值与材料厂家提供标准进行比照，邯钢标准为120HB至145HB，可判定销轴材质合格，过去经验可确定使用同种材质的类似产品无旋铆开裂问题。

2.2 对销轴旋铆长度进行测量计算
旋铆长度=销轴总长—旋铆后剩余长度
序号12345678910数值（mm） 2.52 2.58 2.56 2.54 2.50 2.52 2.54 2.56 2.52 2.56序号11121314151617181920数值（mm） 2.50 2.56 2.54 2.54 2.56 2.52 2.50 2.56 2.52 2.54
对20组销轴旋铆长度进行求和取平均值，计算可得销轴旋铆平均值为：2.537mm；依据我司多年旋铆经验旋铆长度为1.9mm至2.2mm，此旋铆数值过大，存在开裂风险。

2.3 检查旋铆设定时间，加工P203销轴时设定时间为4s，测量旋铆后销轴旋铆面尺寸，更改旋铆时间为2s，测量旋铆面尺寸进行对比
销轴在经过旋铆后4s下部基本尺
寸由17mm 延展为约24.5mm 左右；2s 后下部尺寸延展为约26mm 左右，
开裂产品为延展面26mm 的销轴。

旋铆4s
序号
1
2345678910数值（mm ）24.52
24.48
24.54
24.52
24.46
24.48
24.50
24.52
24.5
24.52
旋铆2
s
序号
1
2345678910数值（mm ）26.02
25.98
26.04
26.02
26.04
26.02
25.98
26.0
26.04
25.96
2.4 旋铆工装三维图片与二维图纸
分析二维图纸高度尺寸与销轴图纸尺寸，销轴第一高度为11mm ，旋铆工装第一台阶高低为11.5mm ，两者相差0.5mm ，在旋铆时底板与销轴台阶未完全贴合。

3. 问题分析
（1） 通过对实测硬度数据分析可得出销轴硬度符合国标要求，硬度的变化范围属于合理范围，对于旋铆开裂无影响。

（2） 开裂销轴的旋铆长度为2.50mm 至2.58mm ，旋铆经验可得旋铆长度一般为1.9mm 至2.2mm ，旋铆过程中工件变形量大，易导致工件边缘开裂，调整旋铆长度至2.0mm 减小工件轴向变形量；调整后进行试验验证，销轴开裂
个数明显减少，旋铆长度对于旋铆销轴开裂问题存在着直接影响。

（3） 通过表格可以看出在旋铆长度一定的情况下，旋铆时间的长短直接决定着旋铆后变形部位直径的大小，旋铆
4s与2s销轴后端旋铆部位变形量相差约1.5mm，变形量越大越易导致开裂；调整旋铆时间，由4s更改为2s减小旋铆部位径向变形量，进行旋铆验证，销轴端部开裂个数减少，但仍然存在部分开裂销轴，可判定旋铆时间越长工件受力时间长，塑性变形越大开裂几率越大。

（4）工装定位尺寸存在误差，销轴台阶高度与旋铆工装台阶高度不一致，因旋铆为强高压加工，支撑面存在0.5mm间隙导致旋铆过程中工件倾斜受力不均，销轴变形面变形不均开裂；调整工装，将工装台阶11.5mm更改为11mm进行重新加工后旋铆销轴，销轴开裂问题解决。

结论
本次针对旋铆轴销开裂问题，从销轴材质、工装尺寸、加工过程等方面全面分析了影响开裂的因素，明确了产生问题的各个因素；旋铆工装问题，旋铆时间，旋铆长度是影响旋铆件产品质量的主要因素，工件材质则是确定是否可进行旋铆加工的前提条件，后续遇到类似问题可从这几方面着手去分析解决。

参考文献
[1] 机械设计手册联合编制组.机械设计
手册，2019.
[2] QJ782A–2005.铆接通用技术要求.
[3] TB/T2911–1998.车辆铆接通用技术
条件.
（5）焊接完成后自然冷却至室温，充入1.5MPa的氮气，水检10min发现无气泡溢出，漏率满足技术要求。

参考文献
[1] 中国机械工程学会焊接学会.焊接手
册[M].北京：机械工业出版社，2010.
[2] 王之康，高永华，徐宾.真空电子束
焊接设备及工艺[M].北京：原子能出版社，1990.
[3] 梁宁，仇晗.水冷组件电子束焊的
工业研究[J].焊接生产应用，2009（10）：54–57
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