半空心鉚釘自沖鉚接技術(shù)的研究.pdf

1、半空心鉚釘自沖鉚接技術(shù)成功地解決了汽車輕量化帶來的車身連接的問題，是近幾年才發(fā)展起來的適用于鋁合金等輕金屬的連接以及不同金屬材料之間連接的新工藝，對該技術(shù)的研究從理論和實驗方面都不夠系統(tǒng)和深入。本文以半空心鉚釘自沖鉚接技術(shù)為研究對象，運用實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對6063鋁合金板材自沖鉚接的工藝過程和鉚接接頭的力學(xué)性能做了全面的研究。主要研究內(nèi)容如下： ⑴提出了半空心鉚釘自沖鉚接工藝參數(shù)的設(shè)計原則，研究了主要工藝參數(shù)的設(shè)計方

2、法。給出了鉚釘腿部直徑和鉚釘長度的選擇依據(jù)、理論計算公式和尺寸圓整原則；探討了模具模腔尺寸的設(shè)計，給出了模具深度、模具直徑、凸臺高度等計算方法，確定了板材厚度、模具和鉚釘?shù)暮侠砥ヅ潢P(guān)系。 ⑵應(yīng)用自行設(shè)計的自沖鉚接實驗系統(tǒng)，對自沖鉚接工藝過程進(jìn)行了研究。采用分步實驗和有限元模擬對鉚接過程中的鉚扣的形態(tài)進(jìn)行了分析，結(jié)合載荷位移曲線，得到了壓緊、對上層板料的穿透、鉚釘尾部張開和墩鍛四個階段的鉚釘和板料變形規(guī)律和應(yīng)力分布，驗證了有限元分

3、析的準(zhǔn)確性。 ⑶提出了表觀質(zhì)量的評價標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用截面測量法的相關(guān)參數(shù)評價了不同工藝參數(shù)下的鉚接質(zhì)量。運用有限元方法和實驗方法，全面分析了模具幾何參數(shù)、鉚釘幾何參數(shù)和硬度以及板料厚度對鉚接過程中鉚接力和鉚接接頭表觀質(zhì)量的影響。為優(yōu)化自沖鉚接的工藝參數(shù)提供了理論依據(jù)。 ⑷針對搭接和T形連接的自沖鉚接試件，分別進(jìn)行了拉伸實驗和計算機模擬，探討了模具凸臺高度、鉚釘硬度和板料厚度對鉚接接頭靜力學(xué)性能的影響。模具凸臺高度對拉伸力學(xué)性能

4、的影響與板料厚度有關(guān)，存在一個最佳的匹配關(guān)系，使得自沖鉚接接頭獲得最佳的拉伸性能，拉伸載荷隨板料厚度的增加而顯著增加。 ⑸通過對比分析自沖鉚接接頭的峰值強度極限和板料強度極限，提出了當(dāng)量寬度的概念，并給出了其計算方法。當(dāng)量寬度可以作為構(gòu)件鉚接點間距設(shè)計的參考依據(jù)。 ⑹比較研究了自沖鉚接接頭與電阻點焊接頭的力學(xué)性能。通過研究載荷位移關(guān)系和拉伸試件的峰值載荷，自沖鉚接頭拉伸峰值載荷大于電阻點焊接頭，疲勞性能優(yōu)于點焊，自沖鉚接