铆钉高度对胶铆复合连接接头性能的影响

以1mm厚的DC04钢板与2mm厚的5052铝合金板为铆接对象,在两板之间添加厚度为0.1mm、0.2mm、0.3mm的结构胶,并分别用4mm、5mm和6mm高的铆钉制备自冲铆接接头。通过拉伸剪切试验分析失效形式、观察不同接头的截面成形,并通过电化学腐蚀试验研究添加结构胶对接头的耐蚀性影响。结果表明:铆钉高度一定时,胶厚为0.1mm的接头拉剪强度最大,胶厚的增加会减小接头的内锁值。不同高度的铆钉会造成接头不同的失效形式,4mm高的铆钉接头的主要失效形式为胶层失效后上下板分离;5mm高的铆钉接头失效形式是铆钉脱离下板失效;6mm高的铆钉失效形式为上板撕裂,铆钉脱离上板失效。添加结构胶可以提高接头的耐蚀性,且随着胶厚的增加,耐蚀性也随之增加。

铆钉镀层对单边摩擦铆焊接头成形及力学性能的影响

铆钉镀层是影响铆接接头成形及力学性能的重要因素,采用单边摩擦铆焊(SSFR)工艺连接6005A-T6和6A01-T5铝合金板材,研究了无镀层、Zn镀层、ZnNi镀层三种类型铆钉对应的SSFR接头成形过程铆接力、能量输入及接头宏微观成形的演化规律,分析了接头中不同位置的镀层剩余厚度及铆钉/板材界面的元素扩散,探究了铆钉镀层对接头拉剪和十字拉伸性能的影响。研究结果表明,镀层的引入降低了铆钉旋转产生的能量输入,从而使铝合金材料的热影响区减小,但能量输入的降低不利于铆钉空腔内铝合金材料间固相连接的形成,导致接头的拉剪和十字拉伸性能下降。与Zn镀层相比,ZnNi镀层的耐磨性较强,在铆钉高速旋转的搅拌摩擦作用下镀层剩余厚度仍超过40%,有助于提高接头的抗腐蚀性能。

孔径与压铆力对单铆搭接接头残余应力与剪切性能的影响

铆接是飞机结构装配的重要连接方式,飞机结构失效大多发生在连接孔处,因此对铆接接头质量进行综合评估非常重要。以单铆搭接接头为研究对象,通过有限元仿真分析与拉伸剪切实验研究了不同压铆力与孔径铆接工艺参数组合下的铆接接头孔周残余应力分布和剪切性能。有限元分析结果表明,增大压铆力可以显著扩大孔周的纵向残余压应力分布区域,并使最大纵向残余拉应力位置远离孔边缘;而孔径仅对纵向残余压应力分布区域的影响较为显著。拉伸剪切实验表明,单铆搭接结构的失效形式均为铆钉沿剪切面的瞬时断裂;在孔径为4.20 mm时采用压铆力为21 kN成型的铆接接头的剪切性能最佳,其平均峰值载荷为4.09 kN,与孔径为4.04 mm和压铆力为15 kN参数组合下成型的铆接接头相比,平均峰值载荷提升了约9.36%。增大孔径能够提高单铆搭接接头的剪切性能,但会减小孔周的纵向残余压应力分布区域,给铆接接头的疲劳寿命带来不利影响;适当增大压铆力不仅能扩大残余压应力分布区域,还能提高接头的剪切性能。

钢铝板机械铆镦工艺研究

根据机械铆镦工艺过程的变形特点,设计了钢铝异质板材铆镦连接的简易模具,并进行了系列铆镦试验,基于Abaqus平台建立了机械镦铆过程的有限元分析模型,分析了铆镦成形各阶段的成形特征,探讨了工艺参数对相对凹凸模间隙、相对底部厚度和相对镦挤距离的影响。结果表明,所建立的有限元模型较准确,最大误差为2.46%;铆接接头的相对颈部厚度分别与相对凹凸模间隙、相对底部厚度和相对镦挤距离成正相关,铆接接头的相对互锁值与其成负相关;整形过程增大了铆接接头的颈部厚度,但互锁值有所降低,当相对镦挤距离由0增大到0.44时,铆接接头的抗剪切强度提高了18.7%,而剥离强度则降低了24%。

6016铝合金与CR1180T高强钢电阻铆焊技术研究

采用中频逆变铆焊专机对1.5 mm 6016铝合金、2 mm CR1180T高强钢和16Mn铆钉进行铝∕钢异种金属电阻铆焊试验,设计铆钉帽空隙与铆钉柱体积比分别为1.15,1和0.85,通过优化铆钉结构、穿刺阶段及焊接阶段焊接参数,分析焊接参数及铆钉结构对焊点形貌及焊点力学性能的影响。研究表明,铆钉帽空隙与铆钉柱体积相等时,可获得填充效果较好的焊接接头,铆钉帽体积小于铆钉柱时,极易产生焊接飞溅;铆钉帽体积大于铆钉柱时,挤压出的铝合金难以填满铆钉帽。最优的穿刺参数为5830 N-15 kA40 ms,焊接参数为5000 N-16 kA-100 ms,采用最优参数获得的铝∕钢异种金属铆焊接头平均拉剪力为7.401 kN,平均延伸率为8%,其达到母材延伸率的53.7%。

预制孔式无铆连接尺寸关系对铆接质量的影响研究

为了研究预制孔无铆连接的工艺参数对铆接质量的影响,设计了预制孔无铆连接模型,以板厚、冲头半径、预制孔半径、倒角尺寸等为变量,分析得到了无铆连接中一种变量组合对应的该种组合下预制孔尺寸的最佳取值。建立了预制孔无铆连接的有限元模型,通过DEFORM-2D软件模拟预制孔无铆连接过程,控制铆接成形后的铆接头底厚值为0.2 mm,在预制孔半径范围计算公式所确定的范围内选取预制孔最佳尺寸参数,研究了预制孔倒角尺寸对铆接头成形质量的影响。结果表明,预制孔的半径、倒角尺寸等直接影响铆接头质量,上、下板材厚度均为2 mm,预制孔半径选用4.01 mm,倒角尺寸为1.2×45°时,铆接质量最好;铆接速度影响铆接头的颈厚值,铆接速度越大,颈厚值越小。

螺栓连接和拉铆连接在剪切循环荷载作用下的松动行为研究

拉铆连接凭借其优秀的防松性能,被应用于越来越多的工程领域。为研究国产新型拉铆钉在剪切循环荷载作用下的松动性能,以应用最为广泛的螺栓连接为对照,分别对规格为8 mm的4.8级普通螺栓、4.8级防松螺栓以及小规格拉铆钉进行剪切循环荷载下的松动试验研究,分析了三类连接在剪切循环荷载作用下的松动过程,研究了荷载幅值和频率对螺栓连接和拉铆连接松动行为的影响。结合微观测试手段分析其损伤形貌,进一步研究剪切循环荷载下螺栓和拉铆钉的防松原理及微动损伤机制。研究表明:在同种工况下拉铆连接的防松性能优于螺栓连接的防松性能;当荷载幅值增大或荷载频率减小时,螺栓连接和拉铆连接的松动程度增大;相较于螺栓,拉铆钉独特的圆弧结构牙型和铆接成型后牙型配合面的过盈配合机制,使其防松性能有明显提升;螺栓与拉铆钉的磨损机制主要是磨粒磨损和疲劳磨损。

紫铆因通过激活SIRT1介导FOXO1/NF-κB信号通路改善坐骨神经损伤

目的探讨紫铆因诱导SIRT1激活对大鼠坐骨神经损伤的影响及其可能的机制。方法将30只大鼠随机分为假手术组、坐骨神经损伤组和紫铆因组,每组10只。分别于建立大鼠坐骨神经损伤模型手术当天、术后第7天和第14天检测各组大鼠BBB运动评分和坐骨神经功能指数;术后第14天取材,通过HE染色观察各组大鼠坐骨神经病理学改变,通过TUNEL实验检测各组大鼠坐骨神经细胞凋亡水平,通过Western blotting检测各组大鼠坐骨神经BDNF、MBP、GAP-43、SIRT1、FOXO1、Keap1和NF-κB蛋白表达水平。结果与坐骨神经损伤组大鼠相比,紫铆因组坐骨神经损伤大鼠BBB运动评分和坐骨神经功能指数增加,坐骨神经病理损伤改善,坐骨神经细胞凋亡水平降低,坐骨神经BDNF、MBP、GAP-43和SIRT1蛋白表达水平增高,FOXO1、Keap1和NF-κB蛋白表达水平降低。结论紫铆因可通过上调坐骨神经损伤大鼠SIRT1表达抑制FOXO1/NF-κB信号通路激活,继而改善大鼠坐骨神经病理损伤。

基于机器人视觉自动压铆控制系统设计

为了实现对压铆一致性的需求,提出了一种基于机器人视觉自动压铆控制系统,通过工控机控制机器人.和压铆机,实现自动对位压铆的系统设计方案,并完成系统的软硬件设计。该系统采用工业机器人和工业相机结合方式,运用面向对象NET技术,完成人机交互编程,实现生产过程参数和状态的监控及控制。调试结果表明,该系统具有操作简便、测试准确的特点,达到了设计要求。

特大型圆柱滚子轴承电铆工装的设计改进

通过分析特大型圆柱滚子轴承组合式保持架的铆接结构及铆接方法,设计出一种改进的轴承电铆工装,该工装可以旋转,减轻了操作者的劳动强度,提高了生产效率。

白车身紧凑型拉铆装置开发

为了完成侧围零件上常规拉铆枪无法到达特殊位置的拉铆任务,通过对铆接工作原理及拉铆螺母轴向受力情况的分析,设计了一套由推力轴承、止推板、连接块、动力工具等组成的拉铆装置,代替常规拉铆枪完成侧围零件特殊位置的铆接作业。实际生产应用结果表明,该装置适配各种不同的工具,灵活性强,能较好地满足铆接工艺要求,生产成本低,适用于不同场合。

无模无铆连接接头的塑性变形行为及工艺参数研究

为克服传统无铆连接工艺模具结构复杂、对中要求高等不足,提出了一种新型无模无铆连接工艺,并针对2 mm厚AA5052-H32铝合金板材开展了无模无铆接头塑性变形行为及工艺参数的研究。通过单轴拉伸实验和参数拟合获取了铝合金材料模型,并以此为材料数据建立了无模无铆接头成形过程有限元模型。此外,还分析了成形过程中板料的等效塑性应变、等效应力和材料流动情况,研究了冲头工艺参数对接头塑性变形行为的影响规律。实验与仿真结果表明,所建立的有限元模型具有较好的精度,[JP3]可以有效预测接头的成形过程,接头的颈部厚度、互锁值和凸起高度的预测误差均在10%以内,分别为9.4%、1.8%和0.1%;冲头直径、冲头圆角半径、冲头高度和冲头拔模斜度4种冲头工艺参数对接头的塑性变形行为和最终的接头形状有重要影响。

胶铆复合连接接头成形质量研究

以汽车车身异种金属板料的胶铆复合连接为研究对象,利用Simufact Forming软件建立胶接与自冲铆接复合连接的有限元模型,上板采用1 mm DC04钢板、下板采用2 mm 5052铝合金板,对采用环氧树脂结构胶的胶铆复合连接过程进行有限元仿真。通过改变铆钉高度、凹模深度、凸台高度及下压速度分析胶铆复合接头的内锁值、钉头高度、剩余厚度的具体参数,得出铆钉高度5 mm、凹模直径10 mm、凹模深度1.9 mm、凸台高度0.9 mm、下压速度为45 mm/s时成形最佳。通过铆接设备对仿真结果进行验证,两者结果中铆接力变化趋势与剪切拉伸失效模式相同,接头表征参数误差均在10%以内,进而验证了Simufact Forming软件的可靠性较高。

功率超声铆焊变幅杆的设计与分析

功率超声塑料铆焊变幅杆的设计中,纵波谐振频率和振幅是设计的关键。某工程实践中以阶梯形铆焊变幅杆为设计对象,有限元模态分析中,其纵波固有频率为19982 Hz,谐波扫频响应共振频率为20082 Hz,阻抗测试频率为19813 Hz,三者误差率较小,且在材料阻尼率为0.004时,变幅杆端头有仿真最大振幅59.16μm,与激光测振仪测量的振幅49.8μm同样误差较小,实践加工验证,铆焊效果较好。结果表明有限元固有模态、谐波响应、阻抗分析、振幅测试分析可为超声变幅杆的工程设计提供高效的设计、分析、测试方法。

超声无铆静力学性能强化试验与机制研究

无铆连接是一种薄板材料连接新技术,可在无需预成孔和表面预处理情况下,实现同种、异种、多层薄板材料高效连接,但由于无铆接头静力学性能较低,极大地限制了该连接技术的推广与发展。为解决该问题,该文选用5A06铝合金与TA1钛合金进行同种金属无铆铆接,并在此基础上进行了超声金属焊接复合试验,基于静拉伸测试和扫描电镜分析,探究超声焊对无铆接头力学性能的强化机制。试验结果表明:超声焊可有效提升无铆接头力学性能,特别是对于铝合金无铆接头;超声焊使得铝合金板接头部分塑性提高,钛合金接头部分则得到硬化;超声焊后无铆接头的受力形式发生改变,从颈部受力变为先焊合区受力再颈部受力,这是超声焊复合强化的根本原因;超声焊可使铝合金无铆接头内部形成一定深度的固相焊,使铝合金接头力学性能得到大幅提升;TA1钛合金无铆接头内部固相焊较浅,力学性能提升相对较低。

钢板与三维编织碳纤板盲端拉铆连接静力学性能研究

对钢板与三维编织碳纤板盲端拉铆连接进行静力学性能研究。先对相同试件宽度及连接端距下的2种不同料厚组合的钢板与三维编织碳纤板盲端拉铆连接试件进行静力学试验,而后对同一料厚组合不同试件宽度W及连接端距E下的盲端拉铆连接组合进行静力学试验,以研究钢板与碳纤复合材料盲端拉铆连接的静力学性能、失效模式以及试件宽度、连接端距对其静力学性能的影响。研究表明:采用盲端拉铆钉连接钢板与碳纤板可获得较好的力学性能;碳纤板与钢板盲端拉铆连接组合的失效模式及连接最大破坏载荷与三维编织碳纤板切割方向相关;试件宽度及连接端距对连接的失效模式及最大破坏载荷均有影响。

压铆力对Φ4mm 2A10铆钉连接GFRP/铝合金叠层的铆接干涉量影响研究

为了精确控制玻璃纤维增强塑料(Glass Fiber Reinforced Plastic,GFRP)/铝合金叠层的铆接干涉量,降低GFRP材料因铆接产生的损伤,需要对压铆力对干涉量的影响趋势进行研究。对2A10材料Φ4mm铆钉在连接GFRP/2A12铝合金叠层的电动伺服压铆过程及不同压铆力和预制孔下的铆接干涉量进行了有限元仿真分析,根据仿真结果开展了不同压铆力的压铆试验,对钉杆不同位置的干涉量进行了测量并做了微观检测分析。结果表明,同一预制孔下同测量位置的干涉量随着压铆力的增加而增大,同压铆力下干涉量沿叠层厚度方向(铆钉头向镦头方向)呈现递减趋势;选择Φ4.2mm预制孔、18.3~18.7kN压铆力能够获得理想干涉量且GFRP复合材料无明显损伤。

板材厚度组合对CFRP-Al自冲铆接头底切值的影响

选取5组不同厚度组合的碳纤维复合材料(CFRP)板和铝合金板进行自冲铆连接对比试验,并限定板厚组合为唯一的影响因素,以探索板厚组合对自冲铆接头底切值的影响规律。结果表明,CFRP上板厚度固定,接头底切值随着下板厚度的增加而提升,而固定铝合金下板厚度,接头底切值则随上板厚度的增加而降低。分析认为,铝合金下板的厚度限制钉脚刺入下板的深度并决定了底切值的上限,同时,自冲铆过程中铆钉钉脚切割上板形成的残余材料堆积于钉孔内,并在钉脚刺入铝合金下板过程中对下板产生挤压作用,导致钉孔下方的下板被压薄,且对下板的压薄作用随着上板厚度的增加而增强,从而接头的底切值随着上板厚度增加而下降。

整车耐撞自冲铆连接仿真失效参数求解方法研究

研究提出了一种基于Ls-dyna软件的自冲铆连接整车耐撞仿真方法,结合不同受力状态下的试验及有限元分析,求解不同受力状态下的自冲铆连接的失效参数,从而在保证仿真精度的同时提升仿真计算效率。在基于试验设计的基础上,首先建立了铆接接头的精细仿真模型,并利用*CONSTRAINED_SPR2建立了简化的仿真模型,以试验与精细仿真结果的提取值作为简化参数输入,可极大提高整车耐撞模型的运算速度。该方法通过与试验结果标定分析,可实现自冲铆连接失效力峰值仿真精度达90%以上,可应用于整车级耐撞分析。

磁路组件滚铆工艺及夹具设计

通过分析磁路组件结构,制定新的铆装方式,根据工艺特点设计滚铆夹具,并阐述了夹具结构、设计方案以及对模原理。夹具制造完成后,经实际批量生产验证,磁路组件铆装后达到了装配技术要求,表明滚铆工艺及夹具设计合理,可为类似接触器磁路组件的生产提供参考。