新型应力波铆接设备的研制

钛合金结构、复合材料结构的大量应用将导致大量钛合金、高温合金和不锈钢等紧固件的采用。但由于复合材料性能的限制及结构长寿命的要求，限制了热铆方法。另外，在新型飞机结构中，大直径铆钉采用的愈来愈多。而由于结构开敞性的限制，大功率压铆机许多情况下无法工作，这时只能采用手铆。大直径铆钉的手工铆接存在许多问题，工人对其铆接噪声、后座力等已到了不能忍受的地步，而这些是普通铆接方法无法解决的。国外的经验表明，应力波铆接方法的应用将是解决这些铆接难题的一条有效途径[1][2]。应力波铆接技术已在F14、A330／340等飞机…     

铝合金拉铆连接应力分析

根据拉铆钉的特性,进行铝合金铆接过程铆接应力分析。通过有限元和实验进行铝合金铆接间距应力分析,得出铆钉分布的合理间距。     

含裂铆接搭接板应力强度因子分析方法

针对工程中广泛存在的铆接搭接结构断裂问题，充分考虑搭接板裂纹通过铆钉后铆钉继续传力的特点，利用位移连续条件，提出裂尖应力强度因子有限元分析模型。计算典型铆接搭接结构应力强度因子曲线，分析所提模型及其计算结果的合理性、正确性。提出的计算方法为铆接搭接结构应力强度因子提供了便捷、有效的分析手段，所得结果可供工程结构损伤容限分析时参考。     

铆接工艺参数分析

为了充分了解铆接后铆钉及被连接件的残余应力分布状态,以及精确分析残余应力和铆接工艺参数之间的关系,采用非线性有限元分析软件ABAQUS建立了铆钉连接的参擞模型,通过准静态方式模拟了铆钉连接时铆钉和被连接件的变形过程.根据分析结果建立了残余应力和铆钉钉杆长度及钉孔间隙之间的关系式和关系曲面.结果表明,残余应力随着钉杆长度的增加而增大,而随着钉孔间隙的增大而减小,增加钉杆长度或减小钉孑乙间隙可有效增大残余应力,为实际的铆钉连接工艺过程提供了有益的指导.     

考虑钻孔应力的铝合金板铆接变形实验

针对具有多个铆钉连接的铝板这一典型航空结构件,提出了ABAQUS中铆接等效建模方法,探讨了钻孔应力对铝板的变形影响。首先考虑钻孔引入的应力、铆接时铆钉自身膨胀力以及多个铆钉连接的相互耦合作用建立ABAQUS铆接等效模型,并仿真计算得出铝板压铆后的变形结果;然后进行了普通切削和线切割铝板的铆接实验;最后将实验结果与仿真结果对比,证明了钻孔应力对铆接变形的显著影响和仿真方法的有效性。     

孔径对铆接连接件疲劳寿命影响的试验

基于疲劳试验研究了孔径对铆接连接件疲劳寿命的影响。分析试验件破坏形式发现,疲劳破坏存在多个疲劳源,最先发生疲劳裂纹的铆钉位置可通过比较裂纹长度和宽度判定。比较该铆钉孔孔径对应的试验件的疲劳寿命试验结果表明:在较高应力水平作用下,不同孔径对应的疲劳寿命差异较小;在较低的应力水平作用下,对于凸头铆钉铆接件,孔径在4.07~4.08 mm范围内的试验件疲劳寿命较优;对于沉头铆钉铆接件,孔径在4.07~4.10 mm范围内的试验件疲劳寿命较优。为此,建议将5/32 in的铆钉对应的孔径控制在4.07~4.10 mm范围内,通过控制孔径的方法可以达到提高铆接连接件疲劳寿命的目的。     

直升机传动系统复合材料尾传动轴铆接承载能力分析

复合材料具有比强度高和比刚度高的优点,应用于直升机传动系统尾传动轴可有效减轻结构重量。复合材料传动轴与法兰一般采用铆钉连接,铆接区域是尾传动轴的薄弱环节。利用Ansys ACP软件建立复合材料尾传动轴与法兰的铆接分析模型,铆接区域的失效判据采用Tsai-Wu失效准则。当铆接位置的失效区域超出垫片覆盖区域,认为铆接结构失去承载能力。通过与尾传动轴静扭试验结果对比,本文的计算结果与试验结果吻合的很好。     

碳纤维复合材料铆接接头的失效行为和失效机理

对碳纤维复合材料(CFRP)铆接接头进行了剪切拉伸和正向拉伸实验,分析了CFRP铆接接头的连接强度和失效行为,讨论了铆钉的变形特点,揭示了CFRP铆接接头失效机理,并提出了一种可提高CFRP铆接接头强度的方法。结果表明:CFRP铆接接头剪切拉伸强度大于正向拉伸强度;CFRP铆接接头在两种载荷下的主要失效模式均是拉脱失效,提高CFRP铆钉孔的加工质量可有效提高接头强度。通过在铆出侧增加垫圈可延迟拉脱失效,提高CFRP铆接接头的拉剪强度70%以上。     

铆接装配过程数值模拟

为提高对铆接装配中铆钉成型过程的认识,通过有限元软件对沉头铆钉成型过程进行了数值模拟分析.详细介绍了铆接模型的建立过程和材料大变形的性能处理方法,并根据应力时间曲线对成型过程进行了阶段划分.结果表明,数值模拟方法可有效的用于铆接成型过程分析,为后续的铆接强度和疲劳的模拟分析奠定了基础.     

径向铆接技术及其应用

径向铆接具有铆接材料变形极小,与被铆接部件的应力微乎其微,铆接时几乎无噪声和振动等许多优点。是一种十分经济的铆接技术。 一、基本原理(见图1) 径向铆接机是通过梅花形的运动达到铆接目的。铆杆的纵轴在中心使铆钉膨胀,每个梅花形的轨迹都通过铆钉的     

复合材料结构的干涉配合铆接

干涉配合能提高接头疲劳寿命 ,复合材料结构干涉配合连接的关键在于干涉量的控制。提出采用垫圈限制铆钉钉杆的膨胀 ,采用合适的钉孔间隙减小干涉量 ,并利用电磁铆接钉杆膨胀均匀的特点实现了复合材料结构的干涉配合铆接。     

纤维金属层板铆接剩余强度影响因素研究

为研究单搭铆接接头中纤维金属层板耦合损伤行为,运用金属硬化Johnson-Cook失效准则、纤维增强复合材料三维Hashin损伤准则、脱层B-K失效理论以及刚度退化失效准则建立了纤维金属层板铆接渐进失效模型,并结合实验验证了模型的合理性。考察了单搭铆接二次弯曲效应、层板铝合金体积分数、预紧力、层板孔边距对纤维金属层板铆接强度和失效模式的影响,为提高纤维金属层板铆接剩余强度提供可靠建议。分析结果表明：二次弯曲效应加速损伤发生,从而降低层板铆接强度,其中偏心加载可以削弱二次弯曲效应,更好地提高铆接强度;层板铝合金体积分数的增大能够提高层板铆接强度,但当体积分数大于50%时层板铆接比刚度和比强度反而下降;预紧力的增加能够提高层板铆接强度和增强层板损伤抗力;随着孔边距的递增,铆接剩余强度有所提高,破坏模式由灾难性拉断失效模式逐渐转化为理想的挤压失效模式,但当孔边距达到一定数值时,铆接强度不再明显提高,而失效模式也维持为挤压破坏。     

轿车轮毂轴承铆装工艺理论分析与试验研究

对轿车轮毂轴承单元的铆装工艺进行了理论分析和试验研究。建立了铆装力理论计算模型与铆装工艺有限元分析模型,研究了铆头轨迹、倾角和停留时间等工艺参数对铆装质量的影响,得出采用圆周轨迹、铆头倾角6°和停留时间0.8s时铆装质量最好的结论。以DAC2F10轿车轮毂轴承单元为例,在课题组开发的铆合装配专用机床上进行了铆装试验,验证了铆装力理论模型和铆装工艺有限元模型的合理性,并进一步优化铆头倾角为5.5°。采用所优化的铆装工艺试制出了轮毂轴承单元样件,耐久性试验测试最高使用寿命近2×105km,表明得出的铆装优化工艺能大幅提高轮毂轴承单元的使用寿命和可靠性。     

轻型自主移动钻铆系统定位检测与自适应规划

定位检测是飞机机身部件自动化钻铆的技术基础,是提高系统定位精度的技术保证。根据大飞机机身筒段对接钻铆需求,研制了一套基于CCD相机定位检测的轻型自主移动钻铆系统。针对复杂加工系统和多样化基准形式,提出了多坐标系建立及转换方法和定位检测与加工任务自适应规划策略,通过检测不同基准位置,建立各坐标系关联,分别采用最小二乘法和间接转换法获得实际位置与理论位置的偏差模型,修正了待加工产品数模偏差和工装及产品制造与安装误差,对待加工孔位信息进行自适应规划。实验表明,定位检测方法切实可行,能实现系统高精度钻铆的精确定位。     

Study of the impact of riveting sequence, rivet pitch, and gap between sheets on the quality of riveted lap joints using finite element method

Sheet metal parts are widely used in the assembly of aircraft. The most common method of joining sheet metal parts is through riveting. There are many parameters associated with a riveting process that affect the quality of rivets and the integrity of the final assembled product. This paper presents a study on the effect of some controllable process parameters in riveting (i.e., the sequence of riveting, distance between rivets (pitch), and gap between sheets) on the quality of riveted lap joints and the formed rivets. The study is performed on a one eight-inch nominal diameter flat head Tinner rivet and 0.064-in.-thick aluminum sheet. Finite element simulation is used as a means of modeling and analysis of the riveting process. Statistical design of experiment is employed to analyze the simulation data. A good combination of riveting process parameters is found which minimizes the residual stress in sheets and rivets, bulging and material growth in sheets, and which reduces the chances of postriveting clearance in a riveted lap joint.     

低电压电磁成型铆接关键问题的探讨

与传统的铆接工艺相比较，低电压电磁铆接由于具有可控性高、铆接质量容易保证以及成本低等一系列的优点，在国外已经得到广泛的推广和应用，在国内也逐渐为各大专院校、研究机构所重视，文中就低电压电磁成型铆接电压的控制等关键问题进行了探讨。     

经济型数控精密气动旋铆机的设计与改造

介绍了对精密气动旋铆机进行经济型数控化改造的研制过程。首先,设计过程从确立经济型数控化改造的总体要求开始,进行了整体结构设计;然后,对旋铆机的底座台面板、旋铆机支承座以及X轴运动机构等机械结构进行了详细设计,同时,在研究控制系统数控化改造的基础上,完成了控制系统的电动机和数控系统的选用,并设计了电动机与气液增压缸的控制过程;最后,通过装配调试,完成了精密气动旋铆机经济型数控化改造过程。经过厂家的生产使用,设备符合预期研发目标,产生了良好的经济效益。     

铝合金自冲铆工艺参数的多元非线性回归模型

建立有效、可靠的自冲铆工艺及力学性能预测模型是其工业应用推广过程中亟待解决的一个重要问题。选取AA5182、AA5052和AL1420三种铝合金薄板材料,基于Box-Behnken Design(BBD)响应面法开展了铝合金自冲铆连接试验研究。以板厚、板材硬度和铆钉硬度为三参数输入条件,以冲头行程、最大冲压力和失效载荷为输出响应值,建立影响因素与响应值之间的回归模型,探究多种输入参数对响应值的影响规律。试验结果表明:依据回归模型得到的工艺和强度理论预测值与试验值之间的误差在8%以内,建立的回归模型具有较高的工程应用可靠性。通过三维响应面和等高线分析表明,板厚和铆钉硬度的交互作用对最大冲压力和失效载荷的影响最大,冲头行程主要受板材硬度和铆钉硬度的交互影响。     

基于PLC的电磁铆接设备控制系统

以可编程控制器(PLC)为主要控制元件,设计了电磁铆接设备的控制系统,介绍了控制系统的工作原理、设计思想、控制方式及系统的软硬件构成.该系统已在新研制的电压电磁铆接设备中得到应用.实践证明,控制系统使用方便、工作稳定,可以满足铆接工艺要求.     

一种多功能箱包冲铆机的研制

一种超市购物袋的冲铆加工,采用传统铆钉机单只铆钉逐个冲铆,不易控制铆接位置且容易发生安全事故。根据客户要求,研制了一种多功能箱包冲铆机,一次能进行多点冲铆,更换模具能实现冲孔和铆接两种功能,由模具保证铆接品质,通过更换模具可实现不同规格产品的冲铆,比传统冲铆方式更安全,品质更可靠,但效率还有待提高。