轻量化电磁铆枪研制与铆接工艺试验

摘要

电磁铆接技术是近些年来新兴的铆接技术，这种技术是通过储存在电容里的电能产生电流放电，放电的电流通过线圈，在线圈周围会产生变化的磁场，而驱动片处于变化的磁场中则会产生感应电动势，最后驱动片与线圈之间产生涡流斥力这样的原理来工作。电磁铆接的过程是瞬时冲击载荷打击铆钉，铆钉在遵照材料的动力学的特性发生了塑性变形，电磁铆枪则是这种工艺在实际生产中的应用设备。电磁铆接技术在国外已经被广泛的应用了，尤其是航空航天领域。国内电磁铆接技术由于发展较晚，仍处在探索阶段，因此设备仍存在铆接力不足，后坐力较大，铆枪笨重不方便等问题。
　　本文首先介绍了电磁铆接技术在国内外的发展现状及电磁铆接设备在工作时的工作原理，分析了国内现阶段一些电磁铆枪存在的问题，并对已有的电磁铆枪进行分析总结，深入探究其特点及优势。
　　将放电回路等效为双回路放电模型，通过理论分析计算出放电电流；通过提取磁感应强度而进行磁压力计算；分析应力波的传播方式；分析质量块弹簧阻尼系统的基本原理，从而设计后坐力减震系统。
　　利用松散耦合的方法对铆枪工作的整个过程进行模拟，利用ANSYS数值模拟软件建立电磁场模型，通过建立电流密度进行加载分析。并将电磁场模型结果做为边界条件，在LS-DYNA模块中，建立铆钉变形分析模型及后坐力分析模型。对电磁力在驱动片上的分布及铆钉的变形规律进行分析。通过调整电压，电容，驱动片厚度等参数来实现电磁铆接的最优参数。为电磁铆枪的设计提供依据。
　　使用solidwork软件对电磁铆枪进行三维造型，根据数值模拟和理论计算的结果设计并加工制造了轻量化电磁铆枪，经过试验调整铆枪的各个参数，使铆枪的重量和铆接力达到最优参数。组装后铆枪整体的质量为2.8 kg，操作人员可以手持加工；可成形Φ6mm高强度的铝合金铆钉；使用了压电石英力传感器对电磁铆枪的后坐力进行了测试，在能够打击Φ6mm高强度的铝合金铆钉的情况下，测量得铆枪的最大的平均冲量为3N·S，远远低于国家对于操作人员后坐力的要求标准的9.8 N·S，因此对操作人员的安全和健康不会产生任何影响。

目录

第1章 绪 论

1.1引言

1.2电磁铆接设备的工作原理及工艺特点

1.3国内外电磁铆接设备的发展现状及趋势

1.4目前电磁铆枪制造过程中存在的问题

1.5本文的主要研究内容

第2章 电磁铆接过程有限元分析

2.1引言

2.2磁压力转换理论依据

2.3电磁铆接耦合场的数值模拟

2.4有限元数值模拟结果分析

2.5本章小结

第3章 轻量化电磁铆枪的设计

3.1 引言

3.2铆枪的设计准则

3.3手持式电磁铆枪的结构

3.4 后坐力减震系统结构

3.5其它部件

3.6铆枪装配

3.7本章小结

第4章 电磁铆枪的性能测试

4.1 引言

4.2试验条件

4.3铆接试验

4.4本章小结

结论

参考文献

声明

致谢