基于DEFORM-3D的自封铆接工艺研究

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1、基于DEFORM一3D的自封铆接工艺研究梁莹1，闫强2，刘钢3(1．上海航天精密机械研究所，上海201600；2．上海理工大学机械工程学院，上海200093；3．上海拓璞数控科技股份有限公司，上海201111)[摘要】铆接工艺参数对自封铆接干涉量产生重要影响。采用有限元仿真软件DEFORM一3D，以2117-T4材料、直径4mm的半圆头自封铆钉及2024．T3材料的铝板为研究对象，分析自封铆接的3个主要工艺参数钉孔直径、顶铁形状及压铆力对铆接质量的影响。仿真结果表明，钉孔直径范围在4．01～4．02mm，采用凹槽顶铁及

2、较大的压铆力会增加铆接干涉量，提高铆接件的密封性能。关键词：自封铆接；钉孔直径；顶铁形状；压铆力；DEFORNM一3DResearchonSelf-SealingRivetingProcessbyDEFoRM一3DLIANGYin91，YANQian92，LIUGang’(1．ShanghaiSpaceflightPrecisionMachineryInstitute，Shanghai201600，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofShanghaifor

3、ScienceandTechnology，Shanghai200093，China；3．ShanghaiSpecialNumericalControlEquipmentandTechnologyEngineeringResearchCenter,Shanghai201111，China)【ABSTRACT】Rivetingprocessparametershaveanimportanteffectoninterferenceinself-sealingriveting．BasedonDEFORM一3Dsoftware，

4、4mmroundheadself-sealingrivetsmadeof2117-T4，andpanelsof2024一T3arediscussedtoana-lyzetheeffectofthreemainprocessparameters，whicharehole-diameter,ironshapeandpressingforceonrivetingquality．Thesimulationresultsshowtherivetinginterferencecanbeincreasedwithin4．01—4．0

5、2mmhole—diameter,byusinggrooveironandhigh—pressingforce．Therefore，thesealingperformancecanbeimproved．Keywords：Self-sealingriveting；Hole-diameter；Ironshape；Pressingforce；DEFORNM一3DDoI：10．16080巧．issnl67l-833x．2017．08．070机械自封铆接是干涉配合铆接的一种，主要用于气密、液密和疲劳性能要求较高的铝合金构件的连接

6、。它是一种连接强化技术，能显著提高结构的疲劳寿命并获得良好的密封性能[1-21。影响自封铆接干涉量的因素大致可以分为两种【3l：一种是结构设计参数，如铆钉及被连接件材料、叠层厚度、锪窝尺寸等，对于这类参数，一旦结构确定，其他参数便不能变动；另一种是工艺类参数，如钉孑L直径141、顶铁的形状陋】、镦头高度与直径、压铆力大小及铆接方式等。对于第2类参数，在制造过程中可通过适当调整来满足干涉量的要求。由于镦头高度和直径参数与压铆力的大小紧密相关陋】，为此对于伺服静压铆接，可以认为影响铆接干涉量的主要因素为钉孔直径、顶铁形状以

7、及压铆力。传统的半圆头自封铆接工艺过程¨1如图1所示。70航空制造技术·2017年第8期可以看出，机械自封铆接对孑L质量有着较高的要求，尤其是孔径大小。整个钻孔过程分为3个工步方可保证钉孔直径满足干涉铆接要求。同时，顶铁形状对铆接干涉量有重要影响。传统的手工气动铆接均采用反铆法，Iip@p枪顶住铆钉头，用顶铁顶住钉杆一端而形成镦头，顶铁工作面有66。凹槽，如图2所示。QJl548—88标准规定，铆接时可先用凹槽顶铁顶2～3下，再用平顶铁最后形成镦头，缺乏严格技术要求，铆接质量的好坏完全取决于工人技术水平⋯。研究表明，铆

8、接过程中压铆力对疲劳裂纹生长的影响更大，可知压铆力对机械自封铆接的质量也有一定程度的影响FI。伺服静压铆接方式不同其他铆接方式，因此针对传统手工气动锤铆方式定制的行业标准是否适用有待探究。由于影响干涉量的因素有多种，需要进行大量铆接工艺试验了解各种因素对干涉量的影响，试验周期长，图1自封铆接工艺过程Fig．1Processofse