自沖鉚接新技術(shù)

1、會(huì)計(jì)學(xué)1自沖鉚接新技術(shù)自沖鉚接新技術(shù)自沖鉚接實(shí)心鉚釘連接腰鼓形鉚釘連接圓柱形鉚釘連接半空心鉚釘連接 2.1.22.1.2：半空心鉚釘自沖鉚接的成形過(guò)程：半空心鉚釘自沖鉚接的成形過(guò)程用四個(gè)階段來(lái)描述：夾緊：平頭沖壓機(jī)壓緊鉚釘?shù)缴习灞砻?，使板材貼緊模具；刺穿：沖壓機(jī)推動(dòng)鉚釘刺穿上板并進(jìn)入底板；擴(kuò)張：底層板材材料流入模具且鉚釘管腿張開，在基板中形成一個(gè)機(jī)械互鎖結(jié)構(gòu)釋放：當(dāng)沖壓機(jī)達(dá)到預(yù)定沖壓力值時(shí)，停止并返回。 昆明理工大學(xué)創(chuàng)新制造技術(shù)研究所電動(dòng)伺服昆明理工大學(xué)創(chuàng)新制造技術(shù)研究所電動(dòng)伺服自沖自沖鉚接系鉚接系統(tǒng)（德國(guó)制造）統(tǒng)（德國(guó)制造） 2.3:自沖鉚接過(guò)程質(zhì)量在線監(jiān)控2.3.1：自沖鉚接過(guò)程質(zhì)量在線監(jiān)

2、控原理 自沖鉚接過(guò)程質(zhì)量在線監(jiān)控通過(guò)下圖所示載荷位移曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)。 2.3.2.22.3.2.2：自沖：自沖鉚接過(guò)程質(zhì)量鉚接過(guò)程質(zhì)量在線監(jiān)控系統(tǒng)在線監(jiān)控系統(tǒng) 實(shí)時(shí)顯示連接過(guò)程實(shí)時(shí)顯示連接過(guò)程- 力、位移曲線力、位移曲線 實(shí)時(shí)顯示可以程序化實(shí)時(shí)顯示可以程序化定制的曲線定制的曲線 3 G 硬盤存儲(chǔ)器硬盤存儲(chǔ)器 以太網(wǎng)接口以太網(wǎng)接口 MS Windows 系統(tǒng)系統(tǒng) 2.3.32.3.3：自沖：自沖鉚接過(guò)程質(zhì)量鉚接過(guò)程質(zhì)量指標(biāo)指標(biāo)( (釘頭高度、殘余底厚、釘腳張開度釘頭高度、殘余底厚、釘腳張開度) ) 圖示 自沖鉚連接過(guò)程數(shù)值模擬 2.4.2:2.4.2:自沖鉚接過(guò)程材料變形流向分析自沖鉚接過(guò)程材料變形

3、流向分析 分析自沖鉚4個(gè)階段的位移流向過(guò)程，見圖所示。 第一個(gè)階段，鉚釘未與板材發(fā)生作用，板材在自由狀態(tài)下維持原態(tài)，沒(méi)有發(fā)生流動(dòng)。 第二個(gè)階段，鉚釘刺入上板，上板中與鉚釘接觸的部位材料的流向趨于裂口兩側(cè)，隨著遠(yuǎn)離裂口的部位，流動(dòng)趨于減小。并且壓邊圈和下板之間的上板材中出現(xiàn)漩渦狀的流動(dòng)，是鉚釘和下板相反狀態(tài)力作用的結(jié)果；同時(shí)受到上板的壓力，下板雖未接觸到鉚釘，但是材料也發(fā)生流動(dòng)，流向類似于上板中的情況，在壓邊圈附近由于壓邊圈的反作用力，出現(xiàn)弧形流動(dòng)。 第三個(gè)階段，此時(shí)上板被刺穿，鉚釘接觸到下板。上板斷裂處及下板與鉚釘接觸的部位流動(dòng)幅度增強(qiáng)， 下板中心部位也開始發(fā)生流動(dòng)，流向趨于充滿凹模，靠近凹模

4、附近的下板由于凹模的反作用力材料流向有上升的趨勢(shì)。 第四個(gè)階段，鉚接成形，鉚釘腿周邊的板材材料沿著鉚釘行程的方向流動(dòng)，同時(shí)下板與鉚釘尾部接觸的部位材料流向趨于水平，此部位的兩側(cè)下板材料流向明顯，并且上下板接觸部位的中心位置的流向也趨于變形方向。 通過(guò)以上分析，可以發(fā)現(xiàn)在整個(gè)自沖鉚過(guò)程中在上下板中材料內(nèi)部發(fā)生流動(dòng)，遠(yuǎn)離變形部位的流動(dòng)逐漸減弱甚至沒(méi)有發(fā)生，其流向取決于受到的外部載荷，正是這些材料內(nèi)部的流動(dòng)才實(shí)現(xiàn)了整個(gè)接頭宏觀的塑性變形。并且最終成形接頭材料流動(dòng)最厲害的是鉚釘頭與上板接觸部位和鉚釘管腿與下板接觸部位，可見這兩處為接頭危險(xiǎn)部位。 自沖鉚接頭截面微觀結(jié)構(gòu)自沖鉚接頭截面微觀結(jié)構(gòu) (a)平底

5、凹模模型(b)凸臺(tái)凹模模型兩層板材自沖鉚接數(shù)值模擬（S為沖頭行程） (i)凸臺(tái)凹模完成效果圖(j)平底凹模完成效果圖圖示數(shù)值模擬中鉚接成形過(guò)程及完成效果圖 （1） （2） 2.4.42.4.4：自沖：自沖鉚接過(guò)程鉚接過(guò)程數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較 三層板料自沖鉚接數(shù)值模擬 圖示 t=0與t=-0.4mm0的兩種凹模 圖示 不同凹模的模擬結(jié)果（1+1+1.5mmAl-5454板材組合） (a) s=0.96mm (b) s=2.16mm (c) s=4.2mm (d) s=6mm圖示 三層板料半空心鉚釘自沖鉚接的模擬過(guò)程 2.52.5：自沖鉚接自沖鉚接頭靜力學(xué)性能頭靜力學(xué)性

6、能2.5.12.5.1：自沖鉚接自沖鉚接頭靜力學(xué)實(shí)驗(yàn)頭靜力學(xué)實(shí)驗(yàn) MTS實(shí)驗(yàn)機(jī)與溫控箱 失效失效自沖鉚接自沖鉚接頭試件頭試件 自沖鉚接自沖鉚接頭試件載荷頭試件載荷- -位移曲線及概率分布分析位移曲線及概率分布分析 2.5.22.5.2：自沖鉚接自沖鉚接頭靜力失效數(shù)值模擬頭靜力失效數(shù)值模擬 圖示 自沖鉚結(jié)構(gòu)等效應(yīng)力云圖和等效應(yīng)力云圖局部放大圖 預(yù)測(cè)SPR接頭失效形式及拉剪強(qiáng)度的有限元方法流程圖 1+1mm SPR接頭 拉伸剪切模擬與實(shí)驗(yàn)載荷數(shù)據(jù)對(duì)比 1+1mm剝離模擬與實(shí)驗(yàn)載荷數(shù)據(jù)對(duì)比 2.62.6：自沖鉚接自沖鉚接頭疲勞性能頭疲勞性能2.6.12.6.1：自沖鉚接自沖鉚接頭疲勞實(shí)驗(yàn)頭疲勞實(shí)驗(yàn)疲

7、勞試驗(yàn)設(shè)備 自沖鉚接頭50%、95%存活性的S-N曲線 疲勞失效疲勞失效自沖鉚接自沖鉚接頭鉚釘氧化碎屑元素分析頭鉚釘氧化碎屑元素分析 2.72.7：自沖鉚接自沖鉚接頭動(dòng)態(tài)性能頭動(dòng)態(tài)性能2.7.12.7.1：自沖鉚接自沖鉚接頭頭動(dòng)態(tài)性能數(shù)值模擬動(dòng)態(tài)性能數(shù)值模擬 自沖鉚接自沖鉚接頭自由振動(dòng)頭自由振動(dòng)動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)框圖動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)框圖 自沖鉚接自沖鉚接頭受迫振動(dòng)頭受迫振動(dòng)動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn) 自沖鉚接技術(shù)應(yīng)用實(shí)例自沖鉚接技術(shù)應(yīng)用實(shí)例鋁合金車體的連接技術(shù)鋁合金車體的連接技術(shù)Audi A8 (D2)Audi A2 (W10)Audi A8 (D3)連接技術(shù)連接技術(shù)1100 自沖鉚接自沖鉚接500 點(diǎn)焊

8、點(diǎn)焊178 壓印連接壓印連接連接技術(shù)連接技術(shù)1800 自沖鉚接自沖鉚接 30 m 激光焊接激光焊接連接技術(shù)連接技術(shù)2400 自沖鉚接自沖鉚接20 m 激光焊接激光焊接 5 m Hybrid-焊接焊接 2.3:自沖鉚接過(guò)程質(zhì)量在線監(jiān)控2.3.1：自沖鉚接過(guò)程質(zhì)量在線監(jiān)控原理 自沖鉚接過(guò)程質(zhì)量在線監(jiān)控通過(guò)下圖所示載荷位移曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)。 圖示 自沖鉚連接過(guò)程數(shù)值模擬 分析自沖鉚4個(gè)階段的位移流向過(guò)程，見圖所示。 第一個(gè)階段，鉚釘未與板材發(fā)生作用，板材在自由狀態(tài)下維持原態(tài)，沒(méi)有發(fā)生流動(dòng)。 第二個(gè)階段，鉚釘刺入上板，上板中與鉚釘接觸的部位材料的流向趨于裂口兩側(cè)，隨著遠(yuǎn)離裂口的部位，流動(dòng)趨于減小。并且壓邊圈和下板之間的上板材中出現(xiàn)漩渦狀的流動(dòng)，是鉚釘和下板相反狀態(tài)力作用的結(jié)果；同時(shí)受到上板的壓力，下板雖未接觸到鉚釘，但是材料也發(fā)生流動(dòng)，流向類似于上板中的情況，在壓邊圈附近由于壓邊圈的反作用力，出現(xiàn)弧形流動(dòng)。 第三個(gè)階段，此時(shí)上板被刺穿，鉚釘接觸到下板。上板斷裂處及下板與鉚釘接觸的部位流動(dòng)幅度增強(qiáng)， 下板中心部位也開始發(fā)生流動(dòng)，流向趨于充滿凹模，靠近凹模附近的下板由于凹模的反作用力材料流向有上升的趨勢(shì)。 三層板料自沖鉚接數(shù)值模擬 圖示 t=0與t=-0.4mm0的兩種凹模 2.52.5：自沖鉚接自沖鉚接