「答疑专栏」拉铆螺母正确的拉铆方式

最近有螺丝君留言咨询：拉铆螺母正确的拉铆方式，今天我们来跟大家简单聊一下。

拉铆螺母又叫做拉帽、铆螺母等，因其型式多样、安装快速、连接可靠，目前已广泛应用于汽车、电子、电气设备及轨道装备制造等领域。

下面，我们主要介绍铝合金车体生产中普遍采用的行程调节式拉铆工艺的原理及操作，分析了该种拉铆方式的不足及应对措施，对拉力控制式拉铆工艺通过试验进行了初步研究及验证，为各位今后在铝合金车体上的应用，提供一些经验。

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行程调节式拉铆工艺

铝合金车体目前普遍采用滚花圆铆螺母，由行程调节式气动拉铆枪安装在预制底孔上，为后续装配提供螺纹。

安装时，根据铆螺母的规格及待安装位置的板厚，在铆枪上设定合适的压缩行程S（即铆枪芯轴的行程），将铆螺母旋进芯轴并插入安装孔，扣动扳机，芯轴的回缩将挤压铆螺母薄壁变形区，使其发生塑性变形并向外凸起，将工件夹持在凸起与螺帽间，完成拉铆。

该方式主要通过调节铆枪芯轴的行程实现铆螺母的安装，因此被称为行程调节式拉铆工艺。

铝合金车体上常用的一款某型号的M6滚花圆铆螺母的参数（见表1），适用于板厚3～4.5mm的工件。若将其拉铆至板厚为4mm的工件上，其所需的拉铆行程S=6.3-e=6.3-4=2.3mm。

表1M6x21.4圆形铆螺母参数

对于铝合金车体所用的挤压铝型材，受挤压工艺、模具制造精度以及模具长期使用发生磨损的影响，其实际板厚可能并不等于理论板厚，甚至不同批次的铝型材板厚也不尽相同。

当实际板厚低于理论厚度时，按照理论板厚计算得到的S值进行拉铆，并不能使铆螺母变形区全部压缩。在后期运用中，经受长期震动及冲击载荷的铆螺母，在螺栓预紧力的作用下，会沿轴向发生进一步压缩，从而导致螺栓预紧力下降、扭矩降低，以至发生松动，影响产品可靠性。

为避免该种风险，有必要在安装前准确测量每一铆螺母位置的工件板厚，据此计算拉铆行程S，确保最终拉铆质量。

仍以在4mm板上拉铆M6圆铆螺母为例，如测得工件实际板厚为3.5mm，则其实际所需拉铆行程应设定为S=6.3-3.5=2.8mm。

02

拉力控制式拉铆工艺

通过控制施加于铆螺母上的拉力完成铆螺母的拉铆，是有别于调节压缩行程来完成拉铆的另一种途径。

此种安装工艺是通过给予拉铆螺母一个足够的轴向拉力，在轴向载荷的作用下，铆螺母薄壁变形区会快速达到完全塑性变形，避免出现行程调节式拉铆工艺中因行程与板厚不完全匹配而导致安装后的铆螺母仍残留部分变形能力。

为实现上述目的，需要该载荷同时满足2个条件：能使铆螺母变形区发生完全塑性变形，且未超过铆螺母螺纹的负载能力。通过试验，可以获取不同规格铆螺母发生完全塑性变形所需的轴向载荷。

在拉力机上对某品牌规格为M8、M10的拉铆螺母与不同板厚铝试板组合后进行拉铆时，拉力传感器所记录的轴向载荷与形变曲线图（见图1～图4）。

图1 M8铆螺母与3mm试板拉铆试验轴向载荷与形变曲线图

图2 M8铆螺母与4mm试板拉铆试验轴向载荷与形变曲线图

图3 M10铆螺母与5mm试板拉铆试验轴向载荷与形变曲线图

图4 M10铆螺母与6mm试板拉铆试验轴向载荷与形变曲线图

从载荷形变曲线可以看出，在对铆螺母施加的轴向载荷达到某一数值后，曲线上出现了明显的塑性变形与弹性变形的拐点，该点的力值即是铆螺母发生塑-弹性转变所需的临界载荷。

通过载荷·形变曲线发现，M8/M10两种铆螺母与不同板厚试板组合时，发生塑-弹性转变时的临界载荷不同，且均未超过两种铆螺母的额定负载能力（见表2）。

表2 铆螺母塑-弹性转变临界载荷

对于同一规格的拉铆螺母，其所夹持的板厚越厚，则可发生塑性变形的区域越小，所需的弹-塑转变的临界载荷也就越大。

对于某一型号铆螺母，选择其所适用的最大板厚进行类似试验，得到其弹-塑转变的临界载荷，同样适用于其他板厚产品的拉铆。

该载荷可定义为该型铆螺母的标称拉铆载荷，在拉铆时仅需根据铆螺母型号在拉力控制式拉铆工具上设定好拉铆载荷，即可在不同的板厚上拉铆该型铆螺母，无需再顾虑板厚的影响。

03

建 议

在铝合金车体上安装拉铆螺母，行程调节式拉铆工艺快速、便捷，但受板厚影响较大，存在拉铆不到位而导致铆螺母发生预紧力及扭矩下降进而影响产品可靠性的风险。为规避该风险，需要在安装前准确测量每一处工件的板厚，较为繁琐费力，特别是对于空间受限的结构，操作更为困难。

拉力控制式安装工艺，通过试验得到每一型号铆螺母的标称拉铆载荷，在拉铆时仅需根据铆螺母型号在拉铆工具上设定好载荷即可在不同板厚的产品上进行连续拉铆。

相较于行程调解式拉铆工艺，该种安装方式从根本上避免了板厚对拉铆过程的影响，能有效保证铆螺母的最终求极为苛刻的高速铝合金车体制造领域，此种拉铆工艺值得推广。

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来源：GAF螺丝君