无头铆钉干涉配合铆接干涉量建模与仿真分析
铆接干涉量对疲劳寿命的影响分析
铆接干涉量对疲劳寿命的影响分析摘要：在当前的工业生产过程中，铆接是极为常见的结构装配方法，其工艺可靠且简单便捷。
而铆接的质量将直接影响工件的综合质量。
建立在塑性力学的基础上，分析铆钉的变形受力特点以及机械连接可靠性，综合有限元分析方法，分析结构的具体受力情况，通过工艺试验了解干涉量的变化对疲劳寿命产生的实际影响，在不同的工艺体系中打造标准的最佳干涉量范围，从而提升作业质量。
本文建立在技术分析法以及实验研究的基础上，结合干涉量对铆接结构疲劳寿命产生的影响进行分析，确保能够为相关工艺体系创新奠定良好基础。
关键词：铆接工艺；干涉量；疲劳寿命；有偿分析引言综合我国当前的工业生产体系来看，连接技术的可靠性及完整性已经成为机械装配的重点，铆接工艺是极为常见的机械连接技术之一，具有极强稳定性，同时易操作，人工成本较低，可以通过生产线智能操控进行操作。
但是从技术体系角度来讲，构件之间的连接需要给予较高及均匀的干涉量，这样才可以提升结构的疲劳性能，但是干涉量的大小会对结构的质量产生影响。
一、有限元分析首先从技术体系角度来讲，针对铆接技术进行干涉是当前多方关注的重点，尤其是针对夹层厚度较大的构件，在干涉的过程中需要整个铆钉杆进行配合，目前影响干涉数值以及干涉量均匀性的主要因素涵盖铆接工艺、参数、材质、结构、铆接方法、设备性能。
因此建立在有限元分析的基础上，结合其中的各要素展开讨论。
（一）受力过程仿真信息结合铆接的成型机理，可以将具体过程分化成三个不同的阶段，首先是自由墩增粗变形，其次为弹性变形，最后为塑性变形以及弹性回弹阶段，可以直接通过有限元仿真分析构件模型，分析其具体的受力情况。
详细受力情况见图1。
图1 铆接结构受力情况通过仿真分析了解其受力情况，结合铆接的具体变形特点，针对其过程进行简化，在初始阶段自由墩粗变形，整体的变形过程较为平稳，随着材料本身流动阻力的逐步减小，荷载维持平稳上升的状态；而在铆接工艺逐步推进的过程中，变形受到周边孔壁的约束，会增加变形抗力，同时接触面摩擦力也会随之增大，因此荷载的速度会全面提升，最后铆接过程结束，受力停止。
CFRP／A1复合构件无头铆钉压铆力建模与仿真分析
关 键 词 ：Ｆ Ｐ Ａ ， Ｃ Ｒ ／ １阶段划分 ， 主应力法， 压铆 力， 有限元 中图分 类号 ：Ｐ ３ ． Ｔ １ １１ 文献标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ０２ ５ （ ０ ２ ０ －５ ８０ １０ －７ ８ ２ １ ）４０ ５ －７ 以碳纤维增强型复合材料 （ Ｆ Ｐ 为代表的复 ＣＲ ） 合 材料 具有 高 比强 度 、 比刚 度 以及 良好 的抗 疲 劳 高 性 等优 点 ， 已在 航 空 航 天 等 领 域 得 到 广 泛 应 用 … 。 同时 ， 由于铝合 金具 有 强度 高 、 工 性 好 、 术 成 熟 加 技 等特点 ， 传统铝合金结构在航空产品中仍然大量使 用， 因此 出现 了大 量 的 Ｃ Ｒ ／ １ 合 构件 。另外 在 Ｆ ＰＡ 复 飞机结构 中 Ｃ Ｒ ／ １ Ｆ Ｐ Ａ 结构大量以薄壁件 的形式 出 现， 其连 接方 式 主要为 铆接 ， 因此 铆接 质量 关 系到 飞 机 的疲 劳寿命 和 安全 性能 。而影 响铆 接质 量 的因素 有 很多 ， 如干 涉量 、 接力 等 。其 中铆 接力 的选 取 至 铆
Ａ ａ ｎｒ Ａｒ ｍ ｒ ｄ ｔ 通过对特定材料和尺寸的铆钉进 ｅ ａ ｅ
行 压铆 试验 ， 而获 得 不 同材 料 与 尺 寸 的铆 钉 变形 从 所 需压 铆力 。⑤ 另外 ， 伟 强 等 ＿． 据 幂 指数 硬化 牟 ６根 Ｊ 理 论建 立压 铆力 的物 理公式 ， 得压铆 力 ， 以上研 求 但
压铆 力。首先建立 Ｃ Ｒ ／ Ｉ Ｆ Ｐ Ａ 复合 构件无 头铆钉 压铆 的物 理模 型与条件假 设 ， 并将该 压铆过 程划 分为 ６个阶段 ； 其次针 对铆钉 和铆接件 分阶段进行 受力和 变形分析 ， 并采 用主应 力法 建立压铆 过 程所 需的 压铆 力的理论公式 ； 采用 Ａ Ａ Ｕ 最后 Ｂ Ｑ Ｓ有 限元 软件对压铆过程 进行仿 真分析 ， 对压铆 力的计 算和仿真 结果进 行对 比分析 ， 明求解压铆 力的理论公 式有 效性 良好 。 表
自动铆接机的动力学仿真摘要
自动铆接机的动力学仿真摘要本文介绍了课题的选题背景及来源，在综述了国内、外自动钻铆仿真技术的研究和发展现状的基础上，阐明了课题的选题意义。
主要研究内容围绕以下几个方面展开：首先对自动钻铆机的钻铆部分进行设计。
由铆接强度要求，确定铆钉的各个参数，之后确定孔径。
设计了同时实现钻孔和锪窝的复合钻，并对CATIA模型进行了DMU（运动机构）分析。
最后确定了电主轴参数和电机型号。
第二，介绍了干涉配合铆接的产生、实质，以及干涉配合铆接的方法，最后阐述了干涉量和疲劳寿命的关系。
第三，介绍干涉配合对疲劳寿命的影响。
利用ANSYS有限元软件进行了干涉配合铆接的模拟实验，最后验证影响干涉量的因素。
关键词：自动铆接机；钻铆；干涉配合铆接；有限元分析The Dynamics Emulation Of Automatic Riveting MachineAbstractThis article describes the background and source of the topic, to clarify the significance of the topic of the subject on the basis of domestic and foreign automatic drill riveting simulation technology research and development status. Main research content around the following aspects:First, the automatic drilling riveting machine drill riveting part of the design. Requirements to determine the various parameters of the rivet riveting intensity, determined after the aperture. Design of composite drill while drilling and countersink the nest, and CATIA model DMU (sports bodies) analysis. The finalization of the electric spindle parameters and the motor model.Second, to interfere with the riveting, substance, and interference with the riveting, and finally elaborated the relationship between the amount of interference and fatigue life.Third, to introduce the interference fit on the fatigue life. ANSYS software simulation of the interference fit riveting, and finally verify the impact of interference factors.Key words: Automatic Riveting Machine; Drilling and Riveting; Interference-fit riveting;Finite Analysis。
外伸量对无头铆钉电磁铆接变形的影响
外伸量对无头铆钉电磁铆接变形的影响刘恩洋;范治松;黄伍平;邓将华【摘要】目的通过无头铆钉外伸量变化对电磁铆接铆钉变形的研究,确定影响规律,以指导实际生产.方法以2A16无头铆钉为研究对象,通过试验的方法分别改变放电电压,上电压与上外伸量,下电压与下外伸量的大小与匹配关系,进而得到较优参数,并在较优参数下进行连接试验以及性能分析.结果铆钉干涉量随着放电电压的增加而增加,随着外伸量的增加而减小;连接件性能检测发现,镦头是否铣平对剪切强度影响不大,但镦头铣平后拉脱强度有所减小.结论理想的干涉配合需适当提高电压及合适的外伸量,当上电压为225 V、下电压为170 V、上外伸量为1.5d、下外伸量为1.1d时,干涉配合程度较好;连接件镦头铣平后拉脱强度有所减小,为满足铆钉的拉脱强度,可适当增加钉孔锪窝深度.【期刊名称】《精密成形工程》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】7页(P96-102)【关键词】电磁铆接;无头铆钉;干涉量;放电电压;外伸量【作者】刘恩洋;范治松;黄伍平;邓将华【作者单位】福州大学机械工程及自动化学院,福州 350116;福州大学机械工程及自动化学院,福州 350116;福州大学机械工程及自动化学院,福州 350116;福州大学机械工程及自动化学院,福州 350116【正文语种】中文【中图分类】TG391航空航天飞行器的设计正朝着高强度、长寿命和轻量化的方向发展，这需要大量使用复合材料和钛合金等轻质材料，如波音B787和A350XWB上，复合材料用量由原来的30%上升到50%，钛合金材料在第四代战斗机上的使用超过30%[1—3]。
材料的大量使用必然会引起连接问题，由于传统铆接工艺无法满足铆接质量的高要求，电磁铆接技术的出现为钛合金和复合材料结构连接及大直径铆钉和难成形材料铆钉成形提供了可能[4—5]。
作为一种高能率成形技术，它易于控制，成形铆钉钉杆变形均匀，质量稳定，能够实现理想的干涉配合[6]。
干涉配合铆接定义
干涉配合铆接定义
摘要：
一、干涉配合铆接的定义
1.干涉配合铆接的背景
2.干涉配合铆接的概念
3.干涉配合铆接的特点
4.干涉配合铆接的应用
正文：
干涉配合铆接是一种高强度、高精度的连接方法，广泛应用于航空、航天、汽车等高技术领域。
它通过利用材料之间的干涉效应来实现连接，具有很高的连接强度和密封性能。
1.干涉配合铆接的背景
随着科技的发展，对连接技术的要求越来越高。
传统的连接方法，如焊接、螺纹连接等，已无法满足高强度、高精度的连接需求。
因此，干涉配合铆接技术应运而生。
2.干涉配合铆接的概念
干涉配合铆接是一种利用材料之间的干涉效应来实现连接的方法。
它通过在接合部位加工出特定的几何形状，使两个接合材料在装配时产生干涉，从而实现高强度的连接。
3.干涉配合铆接的特点
干涉配合铆接具有以下特点：
（1）高强度：由于干涉效应的产生，使得接合部位的材料产生很大的摩擦力和挤压力，从而实现高强度的连接。
（2）高精度：干涉配合铆接可以在装配过程中自动调整接合部位的位置和姿态，从而实现高精度的连接。
（3）密封性能好：干涉配合铆接可以实现完全密封，具有良好的防水和防尘性能。
（4）可拆卸性：干涉配合铆接在拆卸时不会对连接部位造成损伤，便于维修和更换。
4.干涉配合铆接的应用
干涉配合铆接技术广泛应用于航空、航天、汽车等高技术领域。
例如，在飞机制造中，利用干涉配合铆接技术可以将机翼与机身连接得更加牢固；在汽车制造中，可以实现发动机、变速器等关键部件的高强度连接。
总之，干涉配合铆接作为一种高强度、高精度的连接方法，具有广泛的应用前景。
铆钉铆接机械的数值模拟与优化研究
铆钉铆接机械的数值模拟与优化研究铆钉铆接是一种常见的机械连接方式，广泛应用于各个领域的制造工艺中。
为了提高铆接质量和效率，研究人员开始运用数值模拟与优化方法来探究铆钉铆接的相关问题。
本文将就铆钉铆接机械的数值模拟与优化研究展开讨论。
首先，我们需要了解数值模拟在铆钉铆接研究中的作用。
数值模拟是利用计算机来模拟真实物理过程的数学方法。
通过建立适当的数学模型和数值算法，我们可以有效地模拟铆钉铆接的整个过程，包括材料变形、热传导和应力分布等。
这样一来，我们就能够预测铆钉铆接时的各种物理参数，并通过优化方法来改进铆接工艺。
在铆钉铆接机械的数值模拟与优化研究中，最常用的数学模型是有限元模型。
有限元模型是一种将复杂的结构分割为若干个简单几何单元，通过解析各个单元上的方程来求解整体问题的方法。
在铆钉铆接过程中，可以将铆接板和钉子分别划分为多个有限元单元，然后通过求解每个单元上的应力、应变和变形方程，得到整体的应力分布和变形情况。
数值模拟的一个重要应用是预测和优化铆接过程中的缺陷和问题。
例如，在实际铆接中，常常会出现钉子弯曲、材料变形和孔洞等问题。
通过数值模拟，我们可以预测这些问题的出现位置和程度，并相应地进行优化设计。
例如，在钉子弯曲问题中，可以通过调整材料的性能和几何形状来减小钉子的弯曲程度。
这样一来，可以实现更加稳定和可靠的铆接质量。
此外，数值模拟还可以帮助研究人员优化铆钉铆接的工艺参数。
铆钉铆接的质量和效率很大程度上取决于工艺参数的选择，例如钉子的直径、长度、铆接力和时间等。
通过数值模拟，我们可以评估不同工艺参数对铆钉铆接的影响，然后通过优化算法来选择最佳参数组合。
这样一来，可以大大提高铆接的效率，并减少生产成本。
在铆钉铆接机械的数值模拟与优化研究中，还需要考虑材料的力学特性。
铆接板和钉子都是各不同的材料，其力学特性可能存在差异。
通过数值模拟，我们可以预测不同材料的应力分布和变形情况，进而评估铆接接头的强度和稳定性。
基于 DEFORM－3D 的干涉配合铆接仿真研究
基于 DEFORM－3D 的干涉配合铆接仿真研究李文超;钱炜;闫强;李宇昊;钟柳春【摘要】By using the finite element analysis software DEFORM 3D,the models for flat cone head rivets were established under the technological condition of countersunk head interference-fit riveting.The dynamic process of interference-fit riveting of a single rivet was simulated.The radial displacement at a series of measuring points along the axial direction of nail holes under different technological parameters were measured,and the relative amount of interference between the rivets and rivet holes were calculated.The effect of interference amount on the fatigue life of structure was analysed.The reasonable parameters for aperture processing were achieved and the necessang riveting force for 5 mm diameter flat cone head rivets was accurately estimated.The study provides reliable dates for actual process test and production.%通过借助有限元仿真软件 DEFORM 3D 建立平锥头铆钉的沉墩头型干涉配合铆接模型，模拟单个铆钉的干涉配合铆接动态过程，测量在不同钉孔工艺参数下沿钉孔轴向方向上各测量点的径向位移，计算出铆钉与钉孔之间的相对干涉量。
干涉配合铆接(参考)
4.3
干涉配合铆接的工艺过程
干涉配合铆接的典型工艺过程如图4-4所示。下面将分别进行介绍各个工艺过程。
夹紧和确定孔位
制 孔
锪 窝
施 铆
图4-4 干涉配合铆接的典型工艺过程
4.3.1 夹紧和确定孔位
干涉配合铆接的夹紧和确定孔位除了与普通铆接的相同之处外，还另外要求以下几 点： （1） 普通铆钉、冠头铆钉干涉配合铆接的定位销间距，在曲面上不大于150mm，在 平面上不大于200mm； （2）无头铆钉、冠头铆钉干涉配合铆接的边距不得小于2倍铆钉直径，间距不得小于 4倍铆钉直径； （3）无头铆钉干涉配合铆接时必须先用铆钉 定位。孔位可按产品图样编制程序，由 机床自行完成。
4.4.2 无头铆钉的铆接 1 铆钉长度的选择
铆钉长度按下列公式（4.4）选取(如图4-9所示)。
L 2d
式中： L ——无头铆钉的长度；
（4.4）
——被连接件的总厚度；
d ——无头铆钉直径。
-- 6 -
图4-9
铆钉长度选取示意图
2
铆接工艺方法
（1）无头铆钉的铆接必须用自动钻铆机完成由制孔到铣平镦头以及产品移位等全部 工序。 （2）利用铆钉伸出夹层的量，控制铆接干涉量的大小， 铆钉伸出量大，所获得的干 涉量大，反之，干涉量小。 （3）铆接前，选取与产品相同的材料和厚度尺寸做试片，进行铆接，并测出试件的 干涉量，如果符合要求，则应锁定设备及各种铆接工艺参数，再铆接产品。
3 1.07
3.5 1.26
4 1.43
5 1.80
表4-4 普通铆钉、无头铆钉沉墩头窝尺寸
铆钉直径 3.5 4
沉镦头窝直径 E ±0.1 4.9 5.6
沉镦头窝深度 h ±0.1 1.4 1.6
大飞机何以能安全翱翔？壁板无头铆钉干涉连接技术探析
大飞机何以能安全翱翔？壁板无头铆钉干涉连接技术探析大型飞机通常是指起飞总质量超过100t的军民用大型运输机和150座级以上的大型客机，具有尺寸大、高可靠性及长寿命（大型客机飞行寿命为90000h）等特点。
随着我国大型飞机设计与制造技术的发展，飞机的装配质量也有了新的提高。
为保证飞机轻量化、长寿命、高可靠性和气密、油密性的要求，无头铆钉、高锁螺栓和冠头铆钉等新型连接方式在大型飞机装配中得到了广泛的应用。
由于干涉配合铆接的铆钉能紧密地充满钉窝及钉孔，并使钉孔均匀而适量地胀大，形成钉杆对钉孔的“支撑效应”，所以干涉配合铆接在疲劳寿命和密封性方面优于普通铆接，大型客机C919和支线客机ARJ21在机翼壁板铆接装配中大量使用无头铆钉干涉连接，以满足连接质量要求。
随着对飞机制造效率及精度需求的不断提高，以自动钻铆系统为代表的自动化连接设备在壁板装配中得到了大量应用，尤其在无头铆钉干涉连接过程中必须尽可能使用自动化设备。
本文主要从无头铆钉干涉连接技术和设备应用两方面展开讨论。
无头铆钉连接工艺流程无头铆钉是一种没有铆钉头的实心圆杆干涉铆钉，具有以下优点：（1）铆接后沿铆钉杆全长可形成较均匀的干涉配合，成倍地提高连接结构的疲劳寿命。
（2）采用无头铆钉干涉配合的铆接，能够可靠地保证铆钉自身的密封性。
无头铆钉安装过程必须依靠自动化安装设备，才能符合设计技术要求，实现壁板稳定的、高质量的连接。
对单个铆钉连接过程而言，其主要工艺流程包括定位、夹紧、制孔、锪窝、放钉、铆接和铣平，如图1所示。
图1 无头铆钉自动钻铆安装工艺流程无头铆钉干涉连接技术无头铆钉连接过程中不仅铆钉镦粗变形，被连接件也因钉杆膨胀和镦头挤压产生不同程度的变形，同时，被连接件多为薄壁件，刚度小、易变形，大量的铆钉连接使薄壁件产生更加复杂的装配变形和残余应力，增加了连接结构的脆性，降低了飞机的疲劳寿命。
因此，开展无头铆钉干涉连接方面的技术研究，对大型飞机壁板的精准装配和使用寿命的提高有重要作用，其中应力应变分析是研究的基础。
无铆钉铆接工艺参数模拟及分析（一）
⽆铆钉铆接⼯艺参数模拟及分析（⼀）随着机械⼯业的发展，机械产品的劳动⽣产效率及经济性得到越来越⾼的关注，机械产品也要求可靠及⽣产的⾼效、快捷、可实现⾃动化等等。
板料连接也不例外，实现机械化、⾃动化也很有现实及长远意义。
⽆铆钉铆接与普通铆接相⽐有不需要预钻孔和⽅便快捷的优点[1]-[10]。
图（1）为钢板间⽆铆钉铆接试验得到的铆接剖⾯图。
图1 ⽆铆钉铆接剖⾯图⽆铆钉铆接的原理为：被连接的上板料、下板料放在凹模上，由压板（压边圈）压紧。
凸模向下运动压⼊上、下板料中，持续向下压⼊使材料充满凹模的型腔，并且使两连接板料之间形成相互嵌合的结构关系，从⽽达到机械互锁连接的⽬的[7]。
1 凹模深度的影响对凸台⾼度分别为h=1.45mm和h=1.75mm两种凹模如图2所⽰，进⾏铆接2mm钢（AISI-1015）+2mm钢（AISI-1015）铆接过程模拟，模拟结果和⾏程-载荷曲线分别见图3、4所⽰。
⽆铆钉铆接的实际应⽤时对⽆铆钉铆接铆接的⼯艺性及铆接接头性能的评估，⽬前主要依靠观察⽆铆钉铆接接头的颈部厚度、接头镶嵌量等⼯艺参数和分析铆接的载荷-⾏程曲线（此可以评估⽆铆钉铆接的⼯艺性）来进⾏，所以分析凹模深度对接头性能的影响从这三⽅⾯去考虑。
图2 两种不同程度的凹模图3 不同凹模深度模拟结果图4 不同凹模⾼度t的凸模⾏程-载荷曲线从图3可以看出，凹模深度的减⼩有利于铆接接头颈部厚度的增加，这就有利于铆接接头抗剪切能⼒的提⾼，但是在凹模深度减⼩的同时上板料、下板料间的镶嵌量也减⼩了，这就很容易导致铆接接头的抗轴向拉脱能⼒和抗剥离能⼒的下降，上板料嵌⼊下板料的镶嵌量是⽆铆钉铆接铆接接头制锁能⼒的⼀个重要标志。
要以铆接接点的受载具体情况为重要考虑因素来考虑、权衡凹模深度的⼤⼩。
从图3（a）、4（a）可以看出在凹模的深度较浅时，由于下板料较先接触到凹模的底部，故模具受到的⼒较快出现较⼤的值。
如果在凹模深浅不⼀样且凸模的⾏程⼀样时，凹模浅的铆接会较快充满凹模，这样在铆接终了时刻，模具的受⼒会较⼤。
基于手持式电磁铆接设备的无头铆钉干涉配合铆接工艺研究
2 无头铆钉外伸量的控制方法 2. 1 三爪结构设计
无头铆钉铆接的关键技术之一是如何准确控制 铆钉上下伸出量。可以通过在手持式电磁铆接设备 上加装特殊夹具实现无头铆钉上下伸出量的控制， 如图 2 所示。在铆枪前面安装一个三爪结构，并配 合一个专门设计的铆钉外伸量控制杆（ 铆模） 实现 镦头一端长度的控制。由于铆钉长度是确定的，当 一端长度确定后，另一端长度就可确定，从而保证上 下伸出量的准确控制。
2010 年 8 月 第 29 卷 第 8 期
机械科学与技术 Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering
August 2010 Vol． 29 No． 8
基于手持式电磁铆接设备的无头铆钉干涉 配合铆接工艺研究
王浩一
王浩一1 ，曹增强1 ，梁 琳1 ，马 燕2 ，蒋永宏2
Hand-held Electromagnetic Riveting Equipment
Wang Haoyi1，Cao Zengqiang1，Liang Lin1，Ma Yan2，Jiang Yonghong2
（ 1 Northwestern Polytechnical University，Xi'an 710072； 2 Xi'an Aircraft Industry （ Group） Co． ，Ltd． ，Xi'an 710089）
（ 1 西北工业大学，西安 710072； 2 西安飞机工业（ 集团） 有限责任公司，西安 710089）
摘 要： 根据无头钉铆接的特殊要求以及目前自动钻铆设备铆接无头铆钉存在的问题，提出采用手
持式电磁铆接设备代替自动钻铆机实现无头铆钉的铆接。为准确控制铆钉两边的外伸量，在电磁
无头铆钉压铆力数学建模与仿真分析
面 。铆钉 镦 头 （ 头 ） 连 接 件 板 面之 间接 触 区域 钉 与
建立二维 、 三维或轴对称模型对压铆过程进行仿真 模拟， 从而求出压铆力 。这种方法缺乏理论深度 ， 求
的摩擦力将阻碍铆钉镦头 （ 钉头） 的形成 ， 使得金属 流动发生改变。同时连 接件因为受到镦头 （ 钉头 ） 的压力开始发 生变形 ， 沿轴 向方 向压缩。冲头位移 继续增加 ， 当铆钉压铆尺寸达到 目 标要求时 ， 压铆力 最大 ， 冲头停止移动。在此过程中 ， 连接件不仅在孔 周 围受 到铆钉 膨 胀 带 来 的压 力 ， 且 也 受 到铆 钉镦 而 头（ 钉头） 压力 和其 延展带来 的摩擦力 作用 。接触 面包括铆钉镦头（ 钉头 ） 和连接板 的接触 、 铆钉和孔 之间的接触、 上下连接件 之间的接触 。此过程定义 为阶段 １ ； １ 铆钉 尺寸达 到 目标要求 后 ， Ｉ 冲头位移减 小， 载荷降低 ， 但铆钉镦 头仍然与冲头相接触 ， 铆钉
关 键 词： 压铆力 ， 真实应变， 幂指数硬化理论 ， 有限元仿真
中图分类号 ：Ｈ ３． Ｔ １ １１ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：００２５ （０ ０ ０ －７２ ６ １０ －７８ ２ １）５０４ － ０ 或实验 方 法 来 设 置 压 铆 机 的最 大 铆 接 力 Ｈ 。使 用 】
同时， 铆接力过大， 会使蒙皮局部下 陷， 径向伸长。 蒙皮的下陷不仅使蒙皮结构变得具有脆性而且使得 蒙皮表层 曲面的连续性 、 光滑性受到影响 ， 减低飞机 的空气动力学性能 。然而 ， Ｊ 关于压铆力的选取并 没有一个理论依据 ， 装配过程 中往往根据经验公式
收稿 日期 ：０９ １・３ ２０ － １ ０
经验公式所计算 出的压铆力误差较大， 而且对铆接 后铆钉的尺寸不能提前预判 ； 实验方法成本昂贵， 并 且耗费大量时间。 近年来 ， 国内外学者对压铆过程做了大量研究 ， 归纳起来主要 有以下几种方 法： 主应力法口 ： ① Ｊ其 主要思想是将平衡微分方程与屈服方程联立求解 ，
铆钉铆接机械的可视化与虚拟仿真技术研究
铆钉铆接机械的可视化与虚拟仿真技术研究引言随着工业制造技术的不断发展，铆接技术作为一种重要的连接方法，在各个领域都得到了广泛应用。
然而，传统的铆钉铆接机械往往面临着一些困难和挑战，如无法实时监测铆合质量、无法准确预测铆钉在材料中的应力分布等。
为了解决这些问题，可视化与虚拟仿真技术被引入到铆接机械中，以提高铆接的效率和质量。
一、可视化技术在铆钉铆接机械中的应用可视化技术是通过使用计算机图形学和虚拟现实技术，将实际机械设备的工作过程以图形化的方式呈现出来。
在铆钉铆接机械中，可视化技术可以用于以下方面：1. 三维模型的建立：通过三维建模软件，可以将铆接机械的结构进行精确的建模，并将其呈现为真实的三维模型。
这使得操作人员可以更直观地了解机械的构造和工作原理。
2. 运动仿真：利用可视化技术，可以对铆钉铆接机械进行动力学仿真分析。
操作人员可以通过虚拟的界面，在计算机上模拟机械的运动过程，观察铆接钉在不同角度和力度下的运动情况，以及机械在运作过程中的各个部件之间的相互作用。
3. 轨迹跟踪：可视化技术可以将铆接钉的轨迹进行实时监测，并以图形化的方式展示。
这样可以帮助操作人员精确地控制铆接钉的运动轨迹，以确保铆合的质量。
二、虚拟仿真技术在铆钉铆接机械中的应用虚拟仿真技术是通过建立数学模型和计算模拟，对铆钉铆接机械的工作过程进行仿真。
虚拟仿真技术在铆接机械中的应用主要包括以下方面：1. 参数优化：虚拟仿真技术可以对铆接机械的各个参数进行优化，以提高铆接的效率和质量。
通过不断调整参数值，并进行大量的仿真测试，可以找到最优的参数组合，以满足不同铆接任务的需求。
2. 应力分析：虚拟仿真技术可以对铆钉在材料中的应力分布进行分析。
通过建立材料的有限元模型，并施加不同的力学加载条件，可以预测铆接钉在不同工况下的应力分布情况，以及材料是否会出现破裂和变形等问题。
3. 故障诊断：虚拟仿真技术可以对铆钉铆接机械的故障进行诊断和分析。
自动铆接机的动力学仿真说明书
1 绪论1.1 论文的选题背景及来源数字化加工生产设备以及计算机技术的应用，缩短了飞机的研制周期，提高了生产效率和产品质量。
其中，自动钻铆技术和自动钻铆设备的应用，极大提高了铆接装配的效率和装配质量，减少了装配成本［1］。
从五十年代初飞机制造业应用自动铆接机以来，已有三十多年的历史。
自动铆接的优点日益被人所认识。
有些制造厂认为，为提高接头的疲劳寿命以及改善密封性能，飞机的整体油箱板件以及其他主要受力板件必须采用自动铆接机铆接。
自动钻铆系统主要包括自动钻铆机和数控托架两部分［2］。
自动铆接机主要完成包括夹紧工件、钻孔、鍃窝、送钉、压铆、铣平钉头（指无头铆钉）松开夹紧等一系列工序，铆接完一个铆钉后自动定位至下一个铆钉位置。
但在实际应用过程中仍然存在着铆接效率不高、产品重复定位精度差、自动钻铆程序编制繁琐、铆接质量不稳定以及不能在线外检查程序的准确性等问题，并且自动铆接机配合数控托架在加工产品过程中，自动钻铆设备需要多维度的运动，运动结构复杂，易于发生机构与机构、机构与工件之间的干涉和碰撞，编程员难以预先发现，需反复试验调整程序，且调整策略仅依靠编程员的工程经验，不直观、效率低、差错大；同时程序的反复试调大大降低了设备的使用效率；此外由于托架及工件的自重，易出现工作过程中的中心偏移［3］。
此外，不同的铆接工艺参数，如铆接力等，直接影响工件的质量，需要选择合适的工艺参数。
仿真技术在自动钻铆中的应用，很好地解决了自动钻铆技术在应用过程中涉及到的上述问题。
通过优化钻铆路径和工艺参数，以及运动过程的干涉碰撞检查，可预先检验工艺的合理性及装配中可能出现的干涉碰撞，从而提高成品率和装配效率。
随着大飞机项目的实施，为了保证飞机装配铆接的质量，迫切需要应用自动钻铆技术。
自动钻铆仿真技术在数字化的环境下，可以有效地模拟真实环境，减少试验次数，在节约成本的同时，能对装配作业给出更为合理的建议和修改方案，从而缩短研发周期，并保证产品质量。
采用多元非线性回归模型的无头铆钉安装干涉量预测
采用多元非线性回归模型的无头铆钉安装干涉量预测
李晓锋;常正平;高雅芝;霍永兴;宋建生;王仲奇
【期刊名称】《西安交通大学学报》
【年(卷),期】2024(58)1
【摘要】为明晰被连接件材料性能对安装干涉量的影响规律,并进一步为新材料扩展应用提供可靠性预测,在铆接过程有限元仿真数据基础上,提出了一种采用多元非线性回归模型的无头铆钉安装干涉量预测方法。
首先,根据实际铆接过程建立有限元仿真模型,通过铆接试验验证模型有效性。
然后,采用有限元和正交试验法,研究了被连接件弹性模量、屈服强度、强化系数和应变强度指数及其交互作用对铆接干涉量水平的显著性,明确了各因素对安装干涉量的影响效果。
最后,选用幂函数作为多元非线性回归的函数形式,剔除显著性较低因素项,建立了待测位置干涉量回归预测模型。
结果表明,在一定铆接工艺条件下,屈服强度和应变强度指数及其交互作用是影响干涉量水平的主要因素。
对比模拟值与回归模型预测值发现两者变化趋势一致,且误差不超过10%,表明干涉量多元回归预测模型具有有效性。
【总页数】10页(P157-166)
【作者】李晓锋;常正平;高雅芝;霍永兴;宋建生;王仲奇
【作者单位】西北工业大学机电学院;中航西安飞机工业集团股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】V262.4
【相关文献】
1.大型飞机壁板无头铆钉干涉连接技术
2.自动钻铆技术的应用和无头铆钉安装
3.基于手持式电磁铆接设备的无头铆钉干涉配合铆接工艺研究
4.基于多元非线性回归与BP神经网络模型对土壤水分蒸发量的预测
5.采用多元非线性回归预测钒钛烧结矿强度
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于仿真分析的压铆力预测模型
基于仿真分析的压铆力预测模型汪乐;田威;张霖;曾超【摘要】Riveting is the main way of mechanical connection for aircraft structures, and the riveting force is an im-portant factor affecting the quality of riveting. Traditional computation methods of riveting force are usually based on the constant-volume assumption, without considering the volume of the rivet material being pressed into the rivet hole, which caused the big error of the model. To this end, according to the simulation results and the flow trend of rivet material, the volume reduction coefficient is introduced to take into account the volume of the nail bar being pressed into the rivet hole, establishing a prediction model of riveting force and comparing with the available experimental data. The results show that the calculated values are in good agreement with the experimental ones, so this model can be used to predict the magnitude of riveting force in riveting process.%铆接是飞机结构机械连接的主要方式,压铆力作为影响铆接质量的重要因素,传统的计算方法通常是建立在体积不变的假设之上,且不考虑钉杆材料被压入钉孔部分的体积,导致模型误差较大.为此,依据仿真分析结果和铆钉材料的流动趋势,引入体积缩减系数来描述钉杆被压入钉孔部分的体积,建立压铆力预测模型,并与已有的试验数据进行对比,结果表明计算值与试验值的一致性较好,该模型可以用来预测铆接过程中压铆力的大小.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2017(000)022【总页数】5页(P56-60)【关键词】飞机结构;压铆力;仿真分析;体积缩减系数;预测模型【作者】汪乐;田威;张霖;曾超【作者单位】南京航空航天大学机电学院,南京 210016;南京航空航天大学机电学院,南京 210016;南京航空航天大学机电学院,南京 210016;南京航空航天大学机电学院,南京 210016【正文语种】中文飞机在装配中使用了许多连接方法，应用较广的有铆接、胶接和螺栓连接，机械连接方法的选择取决于机体结构所使用的材料。
干涉配合铆接定义
干涉配合铆接定义
【原创实用版】
目录
1.干涉配合铆接的定义
2.干涉配合铆接的应用领域
3.干涉配合铆接的优点和缺点
4.干涉配合铆接的注意事项
正文
一、干涉配合铆接的定义
干涉配合铆接是一种机械连接方法，它利用铆钉将两个或多个零件铆合在一起，以实现零件间的固定和连接。
在干涉配合铆接中，零件的尺寸和形状需要相互匹配，以确保连接的稳定性和可靠性。
这种连接方式广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
二、干涉配合铆接的应用领域
1.航空航天：飞机、火箭等航空航天器的各个部件需要承受极大的应力和振动，因此需要采用干涉配合铆接这种高强度、高稳定性的连接方式。
2.汽车制造：汽车的车身、底盘、发动机等部件也需要承受各种应力和振动，因此也需要采用干涉配合铆接进行连接。
3.电子设备：在电子设备中，干涉配合铆接常用于固定电路板、屏蔽罩等部件，以保证设备的稳定性和可靠性。
三、干涉配合铆接的优点和缺点
1.优点：干涉配合铆接具有连接强度高、稳定性好、耐疲劳性能好、抗振动性能好等优点。
2.缺点：干涉配合铆接的缺点是加工精度要求高，对零件的尺寸和形
状公差要求严格，因此在生产过程中需要严格控制加工质量。
四、干涉配合铆接的注意事项
1.在设计阶段，需要合理选择铆接零件的材料、尺寸和形状，以确保连接的稳定性和可靠性。
2.在加工阶段，需要严格控制零件的加工精度，以确保连接的稳定性和可靠性。
3.在铆接过程中，需要选择合适的铆钉和铆接设备，以确保铆接质量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
无头铆钉干涉配合铆接干涉量
建模与仿真分析
050111卓越班张利侯国义唐磊周少艺
【摘要】：干涉量铆接是指通过铆接工艺过程，使整个夹层厚度内的钉孔获得均匀干涉量的铆接方法。
而干涉量的大小对于被铆工件的疲劳寿命有很大的影响，干涉量过大或过小都是不利的。
本文主要通过运用有限元分析软件ABAQUS进行无头铆钉干涉配合压铆铆接建模与仿真，分析了在一定铆后高度下纵向多点的绝对干涉量和相对干涉量，并对干涉量分布进行了分析。
关键词：干涉配合，有限元，abaqus，铆接
以碳纤维增强型复合材料为代表的复合材料具有高比强度、高比刚度以及良好的抗疲劳性等优点，已在航空航天等领域得到广泛应用。
同时，由于铝合金具有强度高、加工性好、技术成熟等特点，传统铝合金结构在航空产品中仍然大量使用，因此出现了大量的CFRP／AI复合构件。
另外在飞机结构中CFRP／Al结构大量以薄壁件的形式出现，其连接方式主要为铆接，因此铆接质量关系到飞机的疲劳寿命和安全性能。
而影响铆接质量的因素有很多，如干涉量、铆接力等。
其中干涉量至关重要，干涉量不仅影响工件的疲劳寿命，而且对铆接件孔周残余应力也有影响(适当的残余应力可提高疲劳寿命)。
然而，目前在飞机制造过程中，干涉量的计算往往根据经验公式或实验方法来得到。
使用经验公式所计算的干涉量误差较大，而且对铆接后铆钉的尺寸不能提前预判；实验方法成本昂贵，耗费时间。
与铆枪多次锤击相比，压铆用静压力镦粗钉杆形成镦头，铆接质量稳定，易于保证连接表面质量，工件变形较小，提高了劳动生产率，但形成的干涉量
由于实验条件和具体的试验规程限制，且实验的方法费时费力，作为学生的我们无法通过实验的方法得到干涉量，对于学生学习认知的帮助不大，综上考虑，本小组决定采用有限元模拟的方法对一定压铆力作用下孔的干涉量进行研究。
1)有限元模型的建立过程
为计算一定压铆力前提下孔的干涉量大小，本文采用有限元分析软件ABAQUS对压铆过程进行仿真分析，观察压铆完成后干涉量随圆周的变化，进而得出压铆干涉量的相对量和绝对量，并计算其平均值。
1.1 几何模型建立及网格划分
由于铝合金材料具有各向异性，本文采用三维实体模型进行分析，网格划分单元类型为六面体，C3D8R。
铆钉和铆接件的几何尺寸见下表1。
表1 铆钉和铆接件的几何尺寸
1.2 材料属性定义
铆钉和铆接件均采用航空制造行业中常用的2024-T3铝合金。
铆钉和连接件材料的详细性能参数见表2
，考虑加工硬化的铆钉和铝合金板塑性变形应力应变曲线见图8。
表2 钉与连接件材料详细性能参数
1.3 边界条件与相互作用定义
在压铆过程中，铆模的变形相对于铆钉而言非常小，故利用参考点将上下铆模约束为刚性体。
并将铆接件4个侧面的6个自由度全部固定。
在铆接过程中存在以下接触关系：上(下)铆模与铆钉接触、Al 板与CFRP 板间接触、铆钉杆侧面与连接件孔壁接触，其接触关系采用适合处理铆接过程的罚函数摩擦公式。
1.4 数值模拟结果
如下各图是压铆过程中各阶段的变形情况
2) 实验结果分析
2.1 实验数据
将模拟结果数据导出，整理得到上板、下板干
涉量，具体如下：
上板的干涉量
下板的干涉量
2.2 分析与结论
1)干涉配合在孔壁附近形成的塑性应变层对
应力集中的钝化以及对中等以及以下水平
的外载卸去后孔边应力的增负趋势是干涉
强化提高连接结构疲劳寿命原因所在；
2)在铆接变形初始阶段，钉杆发生整体轴向压
缩。
随镦头高度降低，孔外段钉杆材料轴向
压缩非常剧烈，孔内段钉杆材料轴向压缩相
对较弱，且孔外段钉杆材料有向孔内流动的
趋势；铆接变形初始阶段钉杆整体发生径向
膨胀。
随镦头高度降低，孔外段钉杆材料径
向膨胀非常剧烈，孔内段钉杆材料径向膨胀
由于受连接孔约束而相对较弱。
材料流动最
剧烈的位置在镦头位置处。