金属板料无铆钉自冲铆接成形规律的研究

摘要

采用无铆钉自冲铆接技术不需要额外的连接件、无需预冲孔、无连接变形、不受连接板料的限制、对板料表面要求不高,并且不损伤工件表面等,具有传统铆接和点焊连接工艺无法替代的优势,是一种绿色制造技术,在现代工业领域中得到越来越广泛的应用。
　　本文对金属板料无铆钉自冲铆接成形技术展开研究,采用试验、数值模拟和理论分析相结合的方法,研究了铆接接头的成形规律、接头强度和质量。通过试验和数值模拟,得到了不同的压边力、铆接载荷、凹模深度、凹模倾角以及凸凹模间隙等工艺参数和模具参数条件下接头成形的颈厚值、嵌入量、底厚值和接头的剪切载荷;基于金属塑性成形相关理论,结合数值模拟结果,分析了无铆钉自冲铆接成形的力学特性,探讨了接头的颈厚值、嵌入量和底厚值的变形规律,并研究了铆接接头的质量和强度及其影响因素。本论文研究得到的主要结论如下:
　　(1)凹模深度h和凸凹模间隙?Z对颈厚值?t、嵌入量?s和底厚值X和接头质量的影响最大。随h增大或?Z的减小,则?t和X减小,而?s增大;h值越大或?Z越小,接头质量则越差。
　　(2)凹模深度h、铆接载荷P对接头静态剪切强度σ的影响最大,随着h、P的增加,σ先增大后减小;凸凹模间隙?Z和凹模倾角θ的影响次之,随着?Z和θ的增大,σ减小;而压边力Q的影响最小。
　　(3)最大剪切载荷与颈厚值?t、嵌入量?s和底厚值X有关。在同种参数条件下,?t和X越大,最大剪切载荷也越高;但是如果?s很小,则会降低最大剪切载荷。
　　(4)成形过程中,越靠近压边圈和凹模凸缘的部位,应力应变越小;成形初期,最大等效应力应变主要发生在上板料与凸模圆角相接处的颈状部位,也是最容易被冲断的部位;成形后期,最大等效应力应变发生在板料与凸模和凹模底部相接触的部位.
　　(5)在静拉力作用下,剪断是铆接接头的失效形式。
　　以上的研究结果表明:铆接工艺参数和模具设计参数是影响接头成形、接头质量和强度的重要因素。该研究成果对无铆钉自冲铆接技术的应用推广和深入研究具有一定的理论参考价值和指导意义。

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第一章 绪论

§1.1 板料连接的典型方法及特点

§1.2 无铆钉自冲铆接技术

§1.3 研究内容及技术路线

§1.4 研究意义及可行性

§1.5 本章小结

第二章 无铆钉自冲铆接的试验研究

§2.1 引言

§2.2 铆接试验装置的开发

§2.3 铆接试验研究

§2.4 本章小结

第三章 无铆钉自冲铆接成形过程的数值模拟

§3.1 引言

§3.2 金属塑性成形有限元变形理论

§3.3 金属体积塑性成形有限元模拟

§3.4 大变形模拟软件DEFORM

§3.5 无铆钉自冲铆接模拟模型的建立

§3.6 数值模拟过程及数据后处理

§3.7 本章小结

第四章 无铆钉自冲铆接成形规律分析

§4.1 引言

§4.2 铆接成形过程的力学特性

§4.3 铆接接头成形规律分析

§4.4 本章小结

第五章 接头质量及强度分析

§5.1 引言

§5.2 接头典型失效形式

§5.3 接头质量分析

§5.4 接头强度分析

§5.5 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 总结

§6.2 展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果