1連接的要求

1.1連接強(qiáng)度和性能

汽車金屬薄板連接強(qiáng)度和性能要符合連接部位的要求，涉及車身安全、碰撞保護(hù)和行人保護(hù)的部位均應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，確保連接效果滿足設(shè)計(jì)要求。如車門鉸鏈與車身金屬薄板的連接一般采用雙螺釘配合焊接螺母，保證在車輛碰撞或翻滾時(shí)車門有效保護(hù)乘員，且在事故中連接部位不易變形，乘員能順利逃生。連接強(qiáng)度的設(shè)計(jì)與選擇是保證連接可靠性的前提，在采用螺紋連接時(shí)，若通過(guò)控制預(yù)緊力防止螺紋聯(lián)接松動(dòng)，就必須保證計(jì)算和分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，預(yù)緊力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致使用中緊固件的斷裂失效或破壞被連接部件導(dǎo)致連接松動(dòng)，相反，預(yù)緊力過(guò)小會(huì)產(chǎn)生夾緊力不足，連接件與被連接件摩擦力變小，產(chǎn)生松動(dòng)。

1.2連接工藝

汽車屬于高度流水線作業(yè)生產(chǎn)，連接工藝的選擇要考慮到生產(chǎn)節(jié)拍與資源配置。如部件與車身相連接時(shí)，通常采用在車身焊接期間焊接螺母或焊接螺栓，到總裝階段再進(jìn)行裝配，以提高裝配效率并保證安裝精度。選擇連接工藝要考慮避免不同種類的金屬薄板疊加連接產(chǎn)生的電位腐蝕。連接工藝也會(huì)影響生產(chǎn)成本，合理選擇緊固件可減少不必要的工序和操作。

2緊固件的應(yīng)用

2.1普通螺紋連接

2.1.1不使用螺母的連接。若與金屬薄板連接的部件厚度較大或僅能制出盲孔，則可以使用螺栓或螺釘直接旋入擰緊，由于金屬板材的厚度較小，施加擰緊力矩時(shí)金屬薄板易產(chǎn)生變形，因而無(wú)法可靠夾緊金屬薄板，從而造成螺紋松動(dòng)或被連接零件的連接表面凹陷，該連接形式較為簡(jiǎn)單但可靠性不足。

2.1.2與普通螺母配合的連接。采用普通螺栓配合連接的方式較為常見，多用于金屬薄板與其他部件的連接，連接厚度不宜過(guò)薄，要求被連接件兩側(cè)有一定的扳擰空間，該連接形式裝配效率稍低。也可采用焊接螺栓（圖1）或焊接螺柱，先將螺栓或螺柱焊接在金屬薄板上，然后安裝被連接件，最后用普通螺母固定，這種連接方式操作簡(jiǎn)單，易于裝配，可單側(cè)連接。與普通螺母配合的連接，仍存在無(wú)法夾緊金屬薄板，產(chǎn)生連接可靠性的問(wèn)題。

2.1.3與固定在金屬薄板上螺母的配合連接。先將螺母固定在金屬薄板上，在裝配中直接與螺栓或螺釘配合連接，提高了連接效率，且減少螺紋松動(dòng)的幾率。在金屬薄板上固定螺母的型式和方法較多，通常有焊接螺母、鉚螺母、沖壓螺母、簧片螺母和嵌裝塑料螺母（圖2）。焊接螺母與焊接螺栓一樣，均要考慮金屬薄板的可焊性和焊接工藝，焊接強(qiáng)度較高，裝配時(shí)應(yīng)避免金屬薄板變形。焊接容易產(chǎn)生焊渣和廢氣，盡可能不采用人工焊接。鉚螺母需要專用安裝工具和金屬薄板預(yù)制孔，普通鉚螺母預(yù)制孔為圓孔，六角鉚螺母預(yù)制孔為六邊形，管身為六邊形的鉚螺母能更好地防止自身轉(zhuǎn)動(dòng)。沖壓螺母則不需預(yù)制孔，而是直接在金屬薄板上沖出圓孔，并利用螺母沖頭部分嵌入金屬薄板實(shí)現(xiàn)固定，生產(chǎn)效率高且連接可靠，但設(shè)備投入成本也高，因此，使用該螺母前應(yīng)評(píng)估生產(chǎn)效率與生產(chǎn)批量、設(shè)備投入成本之間的關(guān)系[2]。簧片螺母的使用較為簡(jiǎn)單，通過(guò)簧片夾持在金屬薄板上，其定位精度較差，常用于牌照等非重要部件的連接。嵌裝塑料螺母與塑料用自攻螺釘相配使用，通過(guò)自攻螺釘?shù)臄Q入而擠出塑料，利用螺母膨脹夾持金屬薄板，連接強(qiáng)度較低，可用于非金屬板和裝飾件的固定。

2.1.4采用普通螺紋連接時(shí)要考慮到螺紋防松，一般可采用預(yù)緊力控制和預(yù)涂鎖固膠兩種方式。

2.2自攻螺釘連接

自攻螺釘常用于金屬和非金屬薄板件之間的連接，但其連接強(qiáng)度較小。由于連接過(guò)程中螺紋對(duì)板材間隙的影響，最好連接板材層數(shù)不超過(guò)4層。使用自攻螺釘要預(yù)先制出光孔。在操作環(huán)境不便時(shí)，可采用自鉆自攻螺釘，省去了預(yù)制光孔的步驟，提高單體連接效率，但不適應(yīng)大量生產(chǎn)，自鉆自攻螺釘擰入時(shí)產(chǎn)生大量噪聲，不利于作業(yè)環(huán)境對(duì)操作人員的保護(hù)。塑料用自攻螺釘于自攻螺釘相比，效能和安裝方式類似，均需要預(yù)制光孔，但塑料件自攻螺釘?shù)穆菁y牙型不同于普通自攻螺釘，而是呈現(xiàn)出高低交錯(cuò)，有利于夾持塑料件，嵌入塑料機(jī)體深度大，不宜松脫。

2.3鉚接

鉚接適用于大型金屬覆蓋件的連接，且不可拆卸。與使用螺紋緊固件連接相比，鉚接更為經(jīng)濟(jì)、重量更輕。鉚接工藝過(guò)程比較容易控制，對(duì)連接材料的機(jī)械性能無(wú)不良影響。鉚孔對(duì)被連接件的截面強(qiáng)度會(huì)造成一定的削弱，且鉚接緊固力較小，因此，鉚接的緊密性不及焊接，耐疲勞性也較差，所以通常使用鉚釘組或增加鉚接密度，以滿足強(qiáng)度和疲勞性要求[2]。鉚接的局限性表現(xiàn)為不宜用于連接太厚的材料，被鉚接件的零件不應(yīng)多于4層，主要承受剪切力，不適用于承受較大的拉力，常用于非受拉力結(jié)構(gòu)中的固定連接。此外，還應(yīng)該注意被鉚接件中強(qiáng)度高的零件不應(yīng)夾在強(qiáng)度低的零件之間，厚度、剛性大的零件應(yīng)布置在外側(cè)。被連接材料較軟時(shí)，可采用如塑料用鉚釘。

2.4卡扣

金屬薄板連接內(nèi)飾件或輕質(zhì)部件時(shí)，可采用塑料卡扣連接（圖3），如車身側(cè)圍等塑料裝飾件的連接。卡扣不具有導(dǎo)電性、不易腐蝕，熱傳導(dǎo)性能低且無(wú)磁性，可以滿足連接強(qiáng)度相對(duì)較小的場(chǎng)合。因卡扣的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料和加工價(jià)格低廉，可進(jìn)行大批量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用。

3結(jié)論

3.1普通螺紋連接雖然應(yīng)用廣泛，但有螺紋防松要求。螺紋連接副承載能力大，但并不是都能有效發(fā)揮承載作用。

3.2采用專用零件應(yīng)注意使用成本和規(guī)模效益，塑料件的應(yīng)用規(guī)模逐漸擴(kuò)大。汽車板材連接技術(shù)和緊固件的應(yīng)用是汽車設(shè)計(jì)制造的一個(gè)重要組成，金屬薄板的材料強(qiáng)度、密度、導(dǎo)電性等特性都會(huì)對(duì)連接產(chǎn)生影響，因此，合理選擇標(biāo)準(zhǔn)件是金屬薄板連接的首要環(huán)節(jié)，連接質(zhì)量的好壞也影響著最終汽車產(chǎn)品的可靠性和耐久性。

作者：徐梟 朱彤 趙? 單位：中國(guó)汽車技術(shù)研究中心 廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院