基于DEFORM-3D的自封铆接影响因素正交试验研究.pdfVIP

学兔兔 第3期(总第190期) 机 械 工 程 与 自动 化 NO．3 2015年06月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUT0MAT10N Jun． 文章编号 ：1672—6413(2015)03—0015—03 基于DEFORM一3 D的自封铆接影响因素正交试验研究米 闰 强 ，周林蕾 ，刘 钢。 (1．上海理25大学 机械工程学院，上海 200093；2．上海拓璞数控科技有限公司，上海 201111；3．上 海特种数控装备及工艺工程技术研究中心，上海 201111) 摘要；铆接工艺参数对铆接干涉量有着直接的影响，以2117-T4的4 mm半圆头自封铆钉铆接 2024一T3的板 件为研究对象，建立铆接过程的有限元分析模型，以此模型为基础设计了正交试验来模拟分析铆钉长度L、 铆接孔径D和镦头高度H这3个铆接工艺参数对铆接干涉量的影响。对模拟试验结果进行综合分析，得出 了铆钉长度L为影响半圆头自封铆钉铆接干涉量的关键因素，为进一步的工艺优化试验和生产工作提供理 论数据依据。 关键词：自封铆接；工艺参数；正交试验；DEFORM一3D 中图分类号：TP391．7 文献标识码：A 0 引言 刚性大得多，故视其为刚体。利用DEFORM一3D强大 自封铆接是利用现有铆钉直接进行干涉配合，不 的网格自动划分与重划分功能，采用完全四面体网格 需要使用密封胶，铆接后铆钉和紧固孑L之间存在一定 划分中的绝对网格划分形式对铆接模型中的变形体进 的干涉量，从而在孔周围引起一定的残余压应力场，以 行网格划分。为提高仿真的精度和运算速度，对铆钉 改善铆接件密封性能和提高结构的疲劳寿命 。保 和钉孔接触区域进行局部更细的网格划分，最终划分 证铆接后密封性和较高疲劳寿命的关键是要保证其干 好网格的有限元模型如图2所示。 涉量，影响干涉量的参数主要分两类：第一类是结构设 计参数，一般确定后便不能更动；第二类是工艺参数， 可在加工过程中适当调整，但各种参数对干涉量的影 响还有待研究[5]。因此本文通过正交试验方法，针对 半圆头自封铆钉铆接可变工艺参数中的铆钉长度L、 铆接孔径D和镦头高度H三因素进行正交设计，并 借助有限元仿真软件DEFORM一3D对各种因素水平 (a)铆接前状态 (b)铆接后状态 图1 4 mm半圆头自封铆钉铆接示意图 下的半圆头自封铆钉铆接进行数值模拟分析，得到影 上、下夹层的材料为2024-T3铝合金，铆钉的材料 响铆接干涉量的关键因素。 为2117一T4铝合金，材料的相关性能参数见表1。设 1 正交数值模拟试验 置铆模与铝合金模型之间的摩擦因数为0．12，铝合金 1．1 有限元模型 模型之间的摩擦因数为0．4，由于采用1／4模型进行 4 mm半圆头自封铆钉铆接示意图如图 l所示。 仿真模拟，在模型两对称面的法向上没有金属的流动， 由于铆钉为轴对称结构，铆接件相对于铆钉轴也是完 因此需要对铆钉和夹层添加对称面约束。 全对称的，因此在