自冲铆接半空心铆钉工艺参数变化与成形质量的关系研究

发布时间：2017-07-26 00:05

  本文关键词：自冲铆接半空心铆钉工艺参数变化与成形质量的关系研究

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【摘要】：汽车行业快速发展带来种种便利的同时也给环境带来不小的压力,同时人们越来越关注汽车燃油经济性,这就要求汽车厂家势必对汽车进行轻量化,用铝板或其它有色金属来代替钢板是汽车轻量化的有效手段。研究表明,半空心铆钉自冲铆接是解决铝板和钢板连接的有效方式,也是汽车轻量化的一种有效手段。半空心铆钉的设计参数及其成形工艺与成形后接头强度之间的关系鲜有研究。因此,本论文研究半空心铆钉自冲铆接工艺参数变化与成形质量的关系,以期通过优化铆钉参数达到最佳的铆接效果。本文首先利用有限元软件DEFORM-2D对自冲铆接过程进行仿真模拟,自行设计并改进制作了自冲铆钉和铆接设备,利用3D打印制作调试设备的对中装置,快速且准确的完成设备调试。在铆接总厚度4mm的板料时,冲头端面与板料的距离为3.2mm,接头铆钉头部与板料之间紧凑无缝隙。其次设计半空心铆钉和凹模模具。利用数值模拟的方法对铆钉参数进行优化,参数分别是前角a与后角b、管脚尖部圆角半径r和铆钉管腿尖端与外径之间的距离d,通过分析,确定a=40。、b=30。和r=0.04mm。最后加工不同d值的铆钉进行铆接实验,并制作拉伸试样和撕开试样,利用万能力学实验机对不同参数d值的铆接试样进行拉伸实验和撕开实验,实验表明拉伸试样和撕开试样产生最大拉力时,铆接接头已经被破坏。铆接拉伸试样(撕开试样)在初始位移处承受的载荷大小排序与拉伸试样(撕开试样)承受最大载荷的大小排序不一致。本文还对内缩式铆钉进行初步探索,对比内缩式铆钉和外扩式铆钉铆接后试样的力学性能。无论是最大拉力还是在初始位移处,外扩式试样承受的拉力均大于内缩式试样承受的拉力,可以判断得出外扩式试样的力学性能要优于内缩式试样。
【关键词】：半空心铆钉 自冲铆接 铆接参数 参数分析 设备调试
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U466;TG938
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 引言12-13
• 1.1.1 课题研究背景12
• 1.1.2 课题研究意义12-13
• 1.2 自冲铆接工艺类型及简单介绍13-15
• 1.2.1 无铆钉自冲铆接工艺13
• 1.2.2 实心铆钉自冲铆接工艺13-14
• 1.2.3 半空心铆钉自冲铆接工艺14-15
• 1.3 自冲铆接工艺国外试验研究现状15-18
• 1.3.1 对铆接材料研究15-16
• 1.3.2 对接头质量和铆接参数研究16-18
• 1.4 自冲铆接工艺国内试验研究现状18-19
• 1.4.1 对模具和铆接材料的研究18
• 1.4.2 对铆接参数的研究18-19
• 1.5 课题主要研究内容和研究方法19-20
• 第二章 半空心铆钉自冲铆接数值模拟20-29
• 2.1 有限元软件DEFORM介绍20-21
• 2.2 有限元模型21-23
• 2.2.1 几何模型21
• 2.2.2 网格模型21-22
• 2.2.3 材料模型22-23
• 2.3 初始参数设置和网格重划分23-25
• 2.3.1 接触条件23
• 2.3.2 摩擦条件23-24
• 2.3.3 边界条件24
• 2.3.4 断裂准则24
• 2.3.5 其它参数设置24-25
• 2.4 自冲铆接模拟过程25-28
• 2.4.1 应力应变分析及载荷分析25-26
• 2.4.2 载荷分析26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 自冲铆接实验装置设计29-35
• 3.1 铆接机构29-31
• 3.1.1 铆接机构设计29-30
• 3.1.2 选择弹簧30-31
• 3.2 3D打印产品应用在设备调试31-34
• 3.2.1 冲头端面与凹模上表面距离确定32-33
• 3.2.2 调整凹模位置33
• 3.2.3 铆钉安装33-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 自冲铆冲设计与加工35-40
• 4.1 铆钉凹模设计及材料选择35-38
• 4.1.1 铆钉凹模设计35-36
• 4.1.2 铆钉材料选择36-38
• 4.2 数控加工铆钉和凹模38-39
• 4.3 本章小结39-40
• 第五章 自冲铆接实验40-46
• 5.1 实验准备40-41
• 5.1.1 铆接试样40
• 5.1.2 实验设备40-41
• 5.2 铆接质量评价方法41-42
• 5.2.1 观测法41
• 5.2.2 直接实验法41-42
• 5.3 实验方案42-43
• 5.3.1 确定铆接参数42
• 5.3.2 实验方案制定42-43
• 5.4 铆钉参数对铆接质量的影响43-46
• 5.4.1 铆钉管脚角度对铆接质量影响43
• 5.4.2 铆钉管脚尖部圆角半径对铆接质量影响43-44
• 5.4.3 参数D对铆接质量影响44-46
• 第六章 自冲铆接实验数据统计与分析46-58
• 6.1 剖面观察46-47
• 6.2 拉伸实验47-52
• 6.2.1 拉伸数据47-48
• 6.2.2 拉伸试样在不同位移处拉力值的变化48-49
• 6.2.3 比较拉伸试样在不同位移处所承受拉力49
• 6.2.4 拉伸试样在不同位移处接头的变化49-52
• 6.3 撕开实验52-54
• 6.3.1 撕开试样试验数据52-53
• 6.3.2 拉伸试样在不同位移处拉力值的变化53
• 6.3.3 比较撕开试样在不同位移处所承受拉力53-54
• 6.4 内缩式半空心铆钉铆接实验54-55
• 6.4.1 拉伸实验54-55
• 6.4.2 撕开实验55
• 6.5 两种铆钉拉力对比55-57
• 6.5.1 剖面对比55-56
• 6.5.2 最大拉力对比56
• 6.5.3 在初始位移处拉伸试样拉力比较56
• 6.5.4 在初始位移处撕开试样拉力比较56-57
• 6.6 本章小结57-58
• 第七章 总结与展望58-60
• 7.1 论文结论58
• 7.2 实验的不足与展望58-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-64
• 攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文64

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本文编号：573851