摆碾铆接过程数值模拟分析

应用DEFORM-3D有限元分析软件建立碾压铆接有限元模型,对摆碾铆接工艺过程进行数值模拟。分析了其成形过程的三个阶段、应力应变和行程载荷曲线的变化趋势,结果表明最大应力应变都集中在铆钉头部边缘区,边缘区点最先受到旋压力开始变形,最早发生屈服现象并进入弹塑性变形阶段;铆钉在相同行程下达到相同的成形效果时,碾压铆接需要的载荷要远远低于传统铆接的载荷。最后分析了影响碾压铆接质量的几个核心因素,如铆头速度、铆头倾斜角度等,为有效地进行碾压铆接工艺研究提了供理论依据。     

汽车手制动臂铆钉失效分析

在手制动臂总成的设计中,必须将手制动臂端部的横向残余变形控制在规定范围内。在试验和使用过程中发现手制动臂铆钉的变形对手制动臂端部的残余变形影响较大,甚至出现过铆钉开裂失效的情况。因此如何在设计之初对基于总成的手制动臂铆钉进行仿真分析,防止其在使用中发生失效或开裂,就显得比较迫切。计算铆钉的残余变形及开裂涉及到材料非线性、几何非线性和状态非线性,属于高度非线性问题,是手制动臂设计中的一个难点。     

双弯曲反射面天线卧立转换尺寸偏差分析方法

针对包含数千铆钉的双弯曲反射面天线装配尺寸精度计算问题,提出一种卧立转换尺寸偏差回弹分析方法:以动力学有限元模型表示一组铆接工艺参数(铆钉和局部板件尺寸、材料参数、辅助装夹位置、铆钉镦粗方向,冲头位移规律);完成动力学有限元计算,得到的铆钉孔周固有变形分布,不难发现,孔周固有变形分布与铆接工艺参数存在明确的对应关系;经空间插值,为薄壁部件静力学有限元代码中每个铆钉孔加载铆钉孔周固有变形和已计算出的变形,实现铆接变形作用下的结构装配尺寸偏差分析。以纯动力学有限元计算结果验证方法准确性。以大尺寸薄壁部件为对象,研究零件重力和铆接变形所导致的装配尺寸偏差在卧立转换前后的回弹效应。     

铆接变形的有限元分析

铆接技术在飞机制造过程中占有极其重要的地位,而铆接造成铆钉和铆接件的变形会严重影响产品的装配性能和使用寿命.论述了用有限元分析法模拟单个铆钉压铆的动态过程,研究了铆钉和铆接件在压铆过程中的受力和变形情况.     

螺钉及铆钉头部的冷镦加工

在冷镦加工中,经常用如图1所示的凹模镦制如图2所示的沉头和半沉头螺钉及铆钉(含十字槽螺钉),对于螺钉,以前的许多标准都只限制了头部D尺寸的最小极限尺寸,没有限制最大极限尺寸,而现在却限制螺钉头部D尺寸公差取h14,铆钉头部D公差为±0.1mm。对于工件头部边厚n还有要求,不能太薄,薄了,D一定超大;厚了,D尺寸就超小,因为在实际加工中,n的厚薄对D尺寸影响很大。     

硬铝合金铆钉的热处理

铝合金以其优良的性能在宇航工业和民用工业得到广泛应用。铝合金结构件用铆钉铆接,铆钉质量的优劣,直接影响到结构件的安全性、可靠性和寿命。依据铝合金结构件强度性能需要,合理选择不同铝合金牌号铆钉,并正确进行铆钉热处理和严格按规定时间铆入结构件。硬铝合金铆钉在淬火态下有很高塑性,铆接必须在保留淬火态高塑性时间内进行,硬铝合金铆钉淬火后易时效硬化,硬度、强度升高,塑性急剧降低,加上铆钉铆接时头部塑性变形镦粗产生冷作硬化,易导致铆钉铆裂,降低铝合金结构件质量和寿命,甚至使用时发生事故。因此应避免时效硬化后铆接。时效硬化时间长短决     

铝合金铆钉电脉冲铆接工艺试验研究

分析了电脉冲铆接铆钉变形特性,针对2A10铝合金铆钉开展了组织结构分析、放电电压对成形影响及干涉量工艺试验研究。结果表明,在铆钉墩头处形成明显的剪切带;电压300 V~420 V,Φ5铆钉形成合格墩头,电压230 V~320 V,Φ4铆钉形成合格墩头;铆钉干涉配合优于锤铆和压铆。     

低电压电磁铆接成形工艺的研究

研究了低电压电磁铆接贮能放电次数与铆钉头部形变量的关系;论述了增加放电次数并不能有效地增加铆钉头部形变量;通过合理地选择电容、电压等工艺参数,一次充放电可以达到铆接效果,精确控制铆接质量;论证了低电压电磁铆接适合对复合材料的连接;通过拉脱试验证明,低电压电磁铆接强度明显高于锤铆强度。     

电流辅助对铆钉压铆过程及连接性能的影响

钛合金铆钉在塑性成型过程中存在变形抗力大、变形不均匀等问题。在铆接过程中引入电流辅助铆接技术可有效提升钛合金铆钉的铆接质量,其原理为通过在铆接过程中施加电流,改善金属铆钉塑性,提高铆钉的可加工性。以TA2M航空用铆钉为研究对象,研究了6种电流密度水平下铆钉的温升过程与成型效果,并开展拉伸试验与疲劳试验研究铆接件的力学性能。研究发现,通电会在较短时间内产生显著的焦耳热效应,这对难变形的钛合金铆钉来说是一种有效的热软化手段;通电带来的铆钉软化效应极大降低了加工难度,改善了镦头的成型效果;当通以电流密度为26 A/mm²的电流时,压铆力降低了24.69%,且镦头直径增大了6.80%,高度降低了14.04%,更加接近标准所要求的尺寸;电流辅助铆接技术对钛合金板连接件静态拉伸强度的影响不显著,但可有效提升连接件的疲劳寿命。     

空心铜铆钉加工

生产中需用的少量空心铜铆钉(图1),可用简单工具自行制造。首先把空心铜管定位并夹紧在夹具中(见图2),再用高速旋转的旋转头对空心铜管的一端进行挤压成形,就可获得空心单头铆钉。旋转头的转速可根据铆钉直径和管壁厚度来选择,制造如图1所示铆钉时用n=2000rpm,旋转头不宜太薄,否则头部容易损坏。这种制造方法的优点是:工具简单,操作方便,工件外形美观。     

铝钢电阻单元焊冲裁过程建模

针对铝钢异种材料电阻单元焊工艺的铆钉冲裁过程,建立了冲裁过程二维轴对称有限元仿真模型,对冲裁过程中接头的几何形貌演化以及应力分布特征进行了分析,并利用该模型研究了铆钉头部形貌、铆钉腿部形貌、落料模凸台宽度、落料模凸台高度和铆钉与落料模间隙等五个几何特征对冲裁过程及冲裁接头质量的影响规律,提出了铆钉和模具几何形貌的优化建议。     

铆钉模热处理方法的改进

我厂生产的铆钉枪上的铆钉模,材料为T8A,要求硬度HRC55～58。原来淬火采用钳子夹住φ45毫米处,两头倒换水冷却后,整体油冷。但这种操作方法经常出现:铆钉模头部凹处硬度偏低;φ45×4毫米处的小台易掉圈;使用过程中φ31毫米杆部往往在水冷和油冷的交界面处断裂。因此质量不高。后来我们对铆钉模的失效原因做了具体分析,认为: (1)由于铆钉头凹处淬火冷却条件不好而造成硬度偏低;     

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。     

自动铆接过程中铆钉变形的有限元分析

飞机薄壁结构件铆接过程中产生的装配变形不仅在装配体中留下残余应力和挤压裂纹,而且增加连接结构的脆性,降低飞机的疲劳寿命,给飞机的精准装配和装配寿命造成巨大的威胁.用ANAYS软件,以铝合金材料(2A10)建立铆钉有限元模型,模拟铆钉应力、应变的变化过程及变形情况,反求出精确的压铆力.为自动钻铆过程中压铆力的施加与控制提供参考,对探索铆钉变形修正方法、控制装配误差有积极意义.     

圆柱滚子轴承保持架的改进

对原设计的轴承存在的钢铆钉断裂、保持架梁磨损变形等问题进行了分析,把用铆钉的保持架改为不用铆钉的,把实体铜保持架改为车制钢保持架,加工也由热铆焊改为冷冲压铆合,达到了经济、实用的目的。     

深沟球轴承保持架铝铆钉双面压铆工艺

针对深沟球轴承用车制实体保持架采用LC3材质铝铆钉单面铆合时易出现原铆钉帽脱落的问题,通过分析铝铆钉的铆合变形机理,提出一种保持架铝铆钉双面铆合工艺。以某型深沟球轴承为例开展铝铆钉双面铆合试验,结果表明：与单面铆合相比,双面铆合时铆钉帽直径散差和高度散差更小,保持架宽度减小量更小;铆钉帽整体组织与铆钉杆组织相同,且未出现环状“V”形缺口。实际加工及耐久性试验进一步验证了双面铆合工艺的有效性,满足了工艺需求。     

铆钉模的改进

我厂原来挤压各种螺丝坯和铆钉用的铆钉模(也叫挤压模),形状如图1,装在摩擦压力机上使用。这种铆钉模在使用和制造上存在着很多缺点:1.浪费材料:每个铆钉模做成一种规格,用完了就要整个报废。每月铆钉模的消耗量很大。2.加工困难,掌握不住质量:铆钉模的外壳是用工具钢制成,镶套材料是高速钢,经淬火磨光后,红套在外壳中,经常发生内孔偏置,镶套与外壳接触处有空隙等毛病。由于孔太小硬度很高,变形后很难修正,所以报废退修情况太     

关于铆钉长度的探讨

铆钉长度L（见图1）的大小对轴承保持架的铆合质量有着重要的影响。铆合质量问题通常有余料挤出（俗称双眼皮）、铆钉歪斜、保持架铆合错位等。这都是铆钉长度L不合适所致。所以，有必要对铆钉长度L的合理长度进行探讨。图2所示为铆合后的铆钉，形成了SR’半球体和保持架铆钉孔内的激粗变形。SR’半球形体积设为h，则式中d——铆钉头高度H的最大加公差保持架铆钉孔内部铆钉被缴粗产生的体积增量设为D’。，则式中t。——铆钉孔公称直径。m。x——铆钉孔最大加公差d－——铆钉杆直径公称尺寸」——铆钉杆直径最小减公差S——保持架钢板厚…     

铆接组合梁的铆钉连接剪力计算

对于铆钉连接的组合梁,利用组合梁层间接触面上纵向伸长相等的条件,建立了铆接组合梁在外荷载作用下弯曲变形时截面内力平衡方程,精确地推导出了铆钉连接剪力的计算公式。     

航空结构宽板铆接搭接件承载性能数值研究

为研究飞机蒙皮铆接搭接结构的力学特性,基于ANSYS软件建立宽板三排铆钉搭接件的三维有限元分析模型。考虑物面间的非线性接触、铆钉与板孔间的干涉配合、铆钉预紧力的影响,应用非线性有限元法对宽板铆接搭接件在恒定远端拉伸载荷作用下的承载性能进行计算。通过读取沿预设路径的位移分布数据,获得宽板搭接件产生的次弯曲和第三弯曲的变形趋势。从搭接板等效应力云图可以看出,靠近宽搭接板侧缘的沉头铆钉孔周围应力集中比较严重。计算每个铆钉的钉传载荷,获得宽板搭接件铆钉承载的分布规律。在调整铆钉预紧力和钉孔干涉配合量的情况下,给出三排铆钉载荷传递比的变化情况。针对宽板铆接搭接件的力学特性计算分析,可以为后续的搭接件结构多处损伤裂纹扩展和疲劳寿命研究奠定基础。