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602近年來，新能源汽車產業逐漸興起， “輕量化”成為發展趨勢，車身變輕對于整車的能耗、車輛控制穩定性與碰撞安全性等方面頗有益處。而輕量化的關鍵點在于“多材料結構”的設計，在車身不同位置使用不同材料。其中，鋁合金憑借其低密度、高強度、耐蝕性等性能，得到廣大汽車制造商的青睞，并在車身設計制造中得到充分的應用。
鋁合金是否能快速應用于汽車行業很大程度上取決于鋁連接工藝的發展，特別是關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鉚接工藝的外觀差、效率低以及工藝復雜等缺點，實現沖、鉚一次性完成，且連接過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技術已經成為歐美高端車型制造中的關鍵連接技術之一，并且成熟應用于寶馬、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鉚釘的使用已達3000多個。
為了使SPR工藝得到更廣泛的應用，眾多國內外企業和機構對SPR工藝研究進行創新性的研究，包括對其連接方式的重點關注，其中就有51ROBOT，作為工業機器人一站式服務平臺， 在SPR的研究和運用上，51ROBOT利用自身優勢，整合行業機器人、自沖鉚接工藝優良技術等優勢資源，聯合設立SPR連接技術實驗室，為客戶提供專業的自沖鉚接機器人系統解決方案。
從SPR工藝技術中突破
SPR工藝是通過液壓缸或伺服電機提供動力將鉚釘直接壓入待鉚接板材，待鉚接板材在鉚釘的壓力作用下與鉚釘發生塑性變形，成形后充盈于鉚模之中，從而形成穩定連接的一種全新的板材連接技術。
根據鉚釘的形狀，SPR自沖鉚接工藝可以分為：無鉚釘自沖鉚接、實心鉚釘自沖鉚接、半空心鉚釘自沖鉚接。在汽車車身連接中，既要考慮連接靜強度和疲勞強度又要考慮車身輕量化，因此大多數汽車生產企業選擇將半空心鉚釘自沖鉚接工藝應用于輕量化汽車車身薄板的裝配。SPR工藝的力學特點決定了鉚接質量，與鉚釘、模具、板材、沖壓設備等因素有關影響鉚接接頭性能。
SPR工藝的研究內容主要是工藝參數的確定。研究表明，SPR技術的研究存在多個難點，一是鉚接設備的核心部位是沖頭和凹模，鉚釘形狀的設計直接決定了接頭的結合形式，如何選取合適的鉚接設備和工藝參數使其達到最佳匹配效果是最主要的難點。二是國內大部分的SPR工藝設備及鉚釘是從國外直接購買，部分工藝參數無法更改。因此，國內需自主研發SPR工藝設備，配套設計不同材料和形狀的鉚釘，深入研究該項技術，盡快使該項技術廣泛應用于國內汽車的制造中。
為推動先進制造技術的應用落地，加快工業機器人的價值轉化，哈工智能旗下51ROBOT工業機器人一站式服務平臺應勢而生。該平臺提供了全面的解決方案，包括提供工業機器人設備、機器人配套產品、技術支持和系統整合等服務，進一步促進工業機器人的在多個場景的落地應用，最終使企業獲得更高的生產效益。
如何進一步優化自沖鉚接
SPR工藝過程可將鉚接過程分為四個階段：
1、夾緊階段：壓邊圈向下壓緊待鉚接板料。與此同時，鉚釘也在沖頭的驅動下垂直向下對板料進行預壓緊。
2、沖刺階段：沖頭向下運動，推動鉚釘迫使其刺穿上層板料，與此同時鉚釘也驅使下層板料向凹模內發生塑性變形。
3、擴張階段：隨著鉚接過程的進行，鉚釘腿部逐漸張開，下層板料發生塑性變形逐漸填充入凹模。在沖頭和凹模凸臺的共同作用下，鉚釘腿部向周圍擴張，嵌入下層板從而形成了鉚釘與板料間的機械互鎖結構。
4、沖鉚完成：當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可以認為鉚接完成，此時壓邊圈釋放壓邊力，沖頭將返回初始工位，沖鉚結束。
從這些過程我們可以得知，上下板材在鉚釘與凹模凸臺的作用下沿沖頭下壓方向發生了塑性變形，并且板材與鉚釘接觸的周邊，塑性變形程度較大。相關文獻也指出垂直于沖頭下壓方向，會導致接頭整體的抗剪切強度明顯優于抗剝離強度。如果引入機器人接入自動鉚接系統，其穩定性更能夠提高自沖鉚接質量和生產率。
機器人自沖鉚接系統是由機器人、SPR自沖鉚接槍頭、動力和控制單元、送料單元及其它外圍設備組成，屬于機械連接，沒有熱輸入，可以有效避免熱連接所引起的種種問題，機器人的加入可以消除人為因素對產品質量的影響，保證產品的質量。因而工業機器人的選擇至關重要，與配套設備的合理鏈接也是機器人順利完成各種工藝流程的重要部分，為此，51ROBOT推出的“ROBOT＋”升級服務，整合國際優質機器人品牌資源，根據用戶實際需求與行業應用特點，為機器人集成商提供一系列的機器人解決方案。
SPR鉚接在國民應用與創新
在SPR鉚接工藝中，“自沖”的特點為快速生產和流水線制造創造了條件，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，特別是對火車車廂板間的連接具有重要的意義。隨著汽車制造業的不斷發展，各種新型材料的廣泛應用，自沖鉚接工藝在實現汽車輕量化中呈現出了異軍突起的勢頭。
自沖鉚接工藝已成熟應用于汽車制造工業中，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，鋼結構變得普遍，傳統的激光焊或者螺栓連接都需花費較多時間和成本，質量也并不一定可靠。SPR工藝在節省時間和成本的基礎上，不產生工業廢料，并且保護鋼材的鍍鋅層不被破壞，保證了鋼材的耐腐蝕性。
采用傳統的沉頭鉚釘進行連接不僅耗時、費用較高，還會破壞標志的反光面。采用SPR工藝，快速簡單，并且保護了標志的反光面，連接強度也符合預期要求。
目前國內外學者已在鉚接過程中各種因素對質量影響方面進行了大量的相關研究工作。國內還應建立完整的機器人SPR鉚接技術應用系統，便于在國內汽車制造工業中的廣泛應用，更是有助于推進工業自動化進步與創新。
