2024年3月30日发(作者：2016款科鲁兹价格及图片)
产品与技术
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轻量化连接装备之自冲铆接设备
国汽（北京）汽车轻量化技术研究院有限公司 付 岩
一、 前言
汽车轻量化技术作为汽车产品实现节能减排、增加
新能源汽车续航里程的有效途径
[1]
，越来越被汽车企业重
视，在量产车型的使用中也越来越广泛。实现汽车轻量
化技术的重要途径之一是在生产制造过程中采用先进的
制造技术
[2]
。谈到先进的轻量化制造技术不得不重点介绍
SPR(Self-piercing Rivet)，在捷豹XFL、奥迪A8、特斯拉
Model S、福特F-150、蔚来ES8、奇瑞EQ1（小蚂蚁）等
车型的全铝车身上均使用了该技术。SPR源自英国Henrob
（亨罗布）的译文名是“自冲铆接”，这个名称在国内被
广泛使用，有的国内供应商也称它为“锁铆铆接”、“自
穿刺铆接”。
二、 自冲铆接技术
自冲铆接是指SPR铆钉在外力作用下，通过穿透第一
层材料和中间层材料，并在底层材料中进行流动和延展，
形成一个相互镶嵌的塑性变形的铆钉连接过程，该铆接点
具有较高的抗拉强度和抗剪强度，称作自冲铆接点
[3]
。该
技术可以连接铸铝、冷拉型材、板材等铝材；可以连接拉
伸强度小于500N/mm
2
的深冲钢；可以连接拉伸强度小于
1000 N/mm
2
的高强钢；也可以连接镁、铜、非金属材料
和夹层材料，具有铆接质量高、综合成本低、材料组合
广、柔性组线好等特点。自冲铆接工艺解决了铝点焊技术
不能满足连接性能要求的问题，克服了疲劳强度不够、铆
钉图层和铝材不相容以及钢铆钉和铝材不相容等问题，因
此被大量应用在全铝车身的连接。同时自冲铆接技术也存
在一定的缺点，在连接钢板时，自冲铆接比点焊的抗拉强
度小；铆接时，尾部出现突出的“铆扣”，不够平齐；由
于铆接过程需要较大压力，铆接设备比较笨重；在进行自
冲铆接时，铆接处材料的两面都必须接触(一面是冲头，一
面是模具)，而不进行单面铆接。
相对于普通钢制车身常用的电阻点焊，它们连接的材
料不同，故其工艺过程和使用设备自然不同。
三、 自冲铆接设备国际发展水平
1985 年基恩·琼斯在英国创建Henrob（亨罗布） 公
司，研发和生产出世界上第一套自冲铆接设备。来自亨
罗布的一组数据表示，2016年全球销售的9300万辆汽车
中大约有6%应用SPR技术，2021年预计这两组数据分别
达到1.02亿和11%，其中亨罗布占全球市场份额的60%和
70%
[4]
。继亨罗布之后，德国的BOLLHOFF（博尔豪夫）
公司也相继开发出了自冲铆接设备。
自冲铆接在美国和德国汽车车身制造业中已经有了较
为广泛的应用，奥迪公司在A8车型上使用了约1400个自
冲铆钉，而在新A2上使用约1800个自冲铆钉；美洲虎汽
车公司也在X350系列、XJ型豪华轿车的铝制车身上应用
至少3000个自冲铆钉。值得关注的事，2004 Jaguar XJ有
250个复合连接点采用了自冲铆接技术，厚度从1.8mm到
9.0mm，其中一些还配有粘连技术，由145个机械手电动
伺服铆接系统和54个手动液压铆接系统完成了3100个自冲
铆钉的嵌入工作
[5]
。
四、 自冲铆接设备国内发展现状
中国汽车行业批量使用SPR自冲铆接设备的标志是
2016年4月7日第一家专制全铝车身车间在奇瑞捷豹路虎常
熟工厂竣工投产
[4]
。而奇瑞捷豹路虎常熟工厂专制全铝车
身车间使用的SPR自冲铆接设备也全部来自亨罗布，这也
是亨罗布第一次在中国大规模使用SPR设备。同年8月推出
的全新捷豹XFL也成为第一款在中国本土生产制造使用自
冲铆接SPR技术的全铝车身车型，其车身上有2754个自冲
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铆接点，采用了18种铆模、30种铆钉
[4]
。
在全新捷豹XFL全铝车身技术沉淀的基础上，奇瑞EQ1（小蚂蚁）
[6]
车身采
用了全铝合金，奇瑞EQ1的车身骨架铝合金应用比例全球领先，高达93%。在
后地板总成和发动机舱总成位置共用了44个铆钉，使用的是一浦莱斯智能数控
SPR自冲吹钉系统完成
[7]
。
蔚来ES8车型采用全铝车身结构，96.4%的铝材使用率使该车成为全球量产
车中全铝车身铝材含量最高的车型，自冲铆接SPR配套德国进口TUCKER焊枪
[8]
多达134把。
目前，国内供应商中湖北博士隆科技股份有限公司从事铆接件的研发、生
产、经营业务，在提炼、消化、吸收等方面积累了丰富的行业经验。在自冲铆
接工艺设备方面做的比较好的有一浦莱斯精密技术（深圳）有限公司（后面简
称：一浦莱斯）、苏州斯旺西智能装备科技有限公司（后面简称：斯旺西）
[9]
。
根据公开资料梳理总结出国内自主品牌SPR自冲铆接设备主要信息如表1所示。
表1 国内自主品牌自冲铆接SPR设备的主要形式
五、 国内自冲铆接设备简介
分析两供应商的设备形式，都有手钳型、液压型、伺服电机型；只是手钳
型的动力形式不同，分为气动式和电池式。不同型式的铆接设备可满足不同的
铆接工艺要求，有着不同的额定功率、输出力、铆接组合厚度、铆接工作循环
时间等参数。在选用时可根据铆接的工艺要求、铆接零件周边的空间尺寸、输
出力大小等内容综合选择。
1.手钳型
手钳型特点：①易于携带、操作简单、可根据使用条件选择动力形式；②
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连接力可调范围在（35~50）kN；
③压接周期3~6s/次，最大材料厚度
3.0mm；④可匹配不同喉深的C型钳
体。
应用领域：自冲手钳主要用于①
大型固定工件；②试制车间原型样件
生产；③生产线连接设备的补充；④
现场安装和维修。
图1所示为一浦莱斯气动手钳型
自冲铆接工具，图2所示为斯旺西锂
电池手钳型铆接机。
2.液压型
设备特点：①柔性化强，与带状
铆钉匹配使用；②铆钉自动送料并定
位；③连接力可以根据应用任意调整
设定；④铆接时间短1~3s/次，最大
材料厚度6.0mm；⑤铆接质量可以无
损伤检测；⑥结构紧凑，易于维修。
图1 一浦莱斯气动手钳型锁铆工具
[10]
图2 斯旺西锂电池手钳型铆接机
[11]
相对手钳型优点：①铆接过程自
动监控，保证铆接质量；②生产参
数、过程参数，结果数据可以存储，
便于分析不良原因和工艺改进；③压
力可选，行程可选。
应用领域：①主要用于汽车工
业；②自动化生产线；③机器人铆接
单元；④要求铆接过程需要监控的路
标牌等其他行业。
图3所示为一浦莱斯厂家设备，
图4所示为斯旺西厂家设备。
图3 一浦莱斯锁铆连接设备（价值型）
[10]
图4 斯旺西液压式标配铆接机
[11]
3.数控伺服型
设备特点：①客户定制设备，满足客户的不同生产需
求；②模块化设计，系统机构紧凑可以柔性组合，节约空
间；③铆接为1s/次，最大材料厚度10.0mm；④铆接过
程自动监控，保证铆接质量；⑤系统自诊断功能，易于维
护；⑥生产参数、过程参数和结果数据可以储存，便于分
析不良原因和工艺改进；⑦可与机器人自由对接，实现工
业自动化。
相对液压型设备优点：①可以设置多种模式，有设定
模式、铆接模式、维修模式，可满足不同操作需求；②触
摸模式控制屏，人机交互更流畅；③可与机器人自由对
接，实现工业自动化。
应用领域：①实验试制、②自动化生产线、③机器人
铆接单元。
图5所示为一浦莱斯厂家设备，图6所示为斯旺西厂家
设备。
图5 一浦莱斯锁铆连接设备（高配型）
[10]
图6 斯旺西伺服式铆接机
[11]
4.铆接质量管理系统
铆接质量管理系统是由质量监控和质量数据追溯管理
两部分软件硬件组成的。前者“质量监控”：监控每次铆
接结果是OK或NG；后者“质量数据追溯”：回答铆接质
量为什么是OK或NG。
质量管理系统原理：使用精密的压力传感器和位移传
感器，采集铆接过程中的力和行程数据，通过设置质量判
断窗口条件，对实际发生的力和行程X-Y数值进行实时
比对分析和结果判断，从而实现对铆接过程质量的监控和
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质量数据的追溯、存储和管理。
如果实际的过程曲线在设置的窗口公差内运行，则说
明铆接质量可控，判断为ok；反之，如果实际曲线偏离
设置的窗口，则说明铆接质量出现偏差，显示红色并报警
NG
[12]
。
铆接质量管理系统4.0系统功能特性如表2所示。
表2 管理系统4.0系统功能特性
六 、结束语
随着汽车行业轻量化技术的不断推广，国内自主研发
的新车型中使用自冲铆接技术的越来越多。自冲铆接工艺
装备是实现自冲铆接技术的重要载体，在汽车行业进化的
浪潮中自冲铆接装备要与自冲铆接技术一同发展。自主研
发的工艺装备要进一步提升核心竞争力，满足汽车产业化
需求，抓住汽车产业转型升级的机遇，替代进口产品，助
力汽车产业转型升级。□
参考文献：
[1] 利刚、李军、李彤光. 我国乘用车轻量化进展与发展思考
[2] 谭妍玮. 纯电动汽车轻量化途径研究
[3] 陈文娟、尚永孝、马瑾. 浅谈铝合金车身连接技术
[4] 涂彦平. 为什么是奇瑞捷豹路虎
[5] /s?id=82505154
[6] /content/17/0629/20/37927501_66755
[7] 一浦莱斯宣传资料
[8] /content/19/1230/13/46573964_88310
[9] 李宽、覃晓攀. 自穿刺铆接技术在新能源汽车上的应用研究
[10] /
[11] /
[12] 一铺莱斯产品手册
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