摩擦铆压用交流伺服塑性连接设备结构可靠性研究

摘要

为了提高低塑性轻量化板材接头的连接质量、降低成形力、避免连接过程中产生裂纹缺陷,提出了摩擦铆压塑性连接工艺,并设计了交流伺服塑性连接设备。利用ANSYS Workbench软件对设备的机身进行了静力学分析,校核了机身刚度和强度,并通过模态分析研究了设备振动响应特性。结果表明:该设备每个自由度的运动均由单独的交流伺服电机驱动控制,传动链短、结构紧凑,主轴可提供120 kN下压力。机身竖直方向的最大变形量为0.074 mm,最大累积变形量为0.16 mm,水平方向最大变形量为0.011 mm,最大累积变形量为0.38 mm,机身的强度与刚度均满足摩擦铆压塑性连接工艺需求。机身各低阶模态频率均避开了设备、电机和减速器的工作频率,设备工作过程中振动稳定,不会发生共振现象。最后,在该设备上开展了铝合金板材的摩擦铆压连接试验,所获铝合金板材的摩擦铆压连接接头,背面光滑平整,证明了所设计的交流伺服塑性连接设备的结构和功能均能满足摩擦铆压塑性连接工艺的需求。