大厚度差及異質板間的平底帶孔沖壓連接技術研究.pdf

1、塑性成形連接因具有獨特的優(yōu)勢而在近年來廣受關注，但對于異質材料以及厚度差較大的板料，現有方法仍存在很大局限。針對異質和大厚度差板料間的連接需要，本文基于沖壓變形連接技術提出了一種平底帶孔沖壓連接方法（ Flat Hole-clinching，FHC）。該方法利用簡單模具對上板施加壓力，使材料流入下板的預制孔中形成“嵌套”結構，不僅能夠滿足力學性能與厚度相差較大的板料之間的連接要求，而且在連接處無凸點。以厚度為0.8mm的兩層Al6063

2、鋁合金板，以及厚度分別為0.8mm、1.0mm的Al6063鋁合金板、AZ31鎂合金板為對象，利用物理實驗、有限元模擬，研究了帶倒錐形預制孔的FHC，結合響應面方法（RSA， Response Surface Analysis）方法，分析了材料特性、相對厚度以及模具幾何參數對軸向剝離強度的影響。主要結論如下：
　　① FHC可以實現異質材料以及厚度相差較大板料之間的連接，甚至獲得比傳統沖壓連接方式更大的連接強度。FHC成形階段中上

3、模行程較短，且在軸向分離過程中具有更長的分離距離。
　?、?FHC成形過程的下板變形較小。但是隨著上板強度的增加，下板倒錐孔的變形程度會有所增加，直至發(fā)生塌陷，使得軸向剝離力明顯降低；當下板相對厚度增加，連接點材料會內陷形成“空洞”，使得連接強度減小，軸向剝離力呈先升高后降低的變化趨勢；當下板厚度大于1.5倍上板厚度時，采用平砧下模很難形成有效的“嵌套”結構，此時可采取帶圓形凸臺的下模；減小下板的相對厚度，軸向剝離力逐漸降低。

4、r>　?、?RSA分析結果表明，各模具幾何參數對軸向剝離強度的影響順序由大到小分別為：下板圓錐孔斜度β、上模直徑dp、上模外傾角α、上模圓角半徑R。對于0.8mm的Al6063鋁合金以及1.0mm的AZ31鎂合金板料，當下板倒錐孔小端直徑d H?6.6 mm，最優(yōu)的參數組合為β=25°, dp=5.6 mm,α=3°, R=0.5 mm，此時利用回歸方程、有限元模擬以及物理實驗得到的軸向剝離力分別為584N，580N，570N。