一种铆接接头几何参数检测方法技术

本发明专利技术公开了一种铆接接头几何参数检测方法，包括以下步骤：在有限元分析软件中建立铆接分析模型，通过分析模型模拟多组无铆钉自冲铆连接过程，求得铆接接头对应两种铆接材料板相应的铆接常数C，并求证得铆接常数C＝Tn+Tu，其中，Tn为颈厚值，Tu为互锁值；用测厚仪器沿铆接接头内侧确定测量区域B；用测厚仪器沿铆接接头内侧，在测量区域B中测得铆接接头的颈厚值Tn；通过铆接常数C和所测得的颈厚值Tn，求得铆接接头互锁值Tu＝C‑Tn。实现无铆钉自冲铆连接接头几何参数的快速、准确检测，同时实现了无损测量，提高了铆接接头的测量效率，降低了测量误差。

【技术实现步骤摘要】
一种铆接接头几何参数检测方法
本专利技术涉及材料连接
，具体涉及一种铆接接头几何参数检测方法。
技术介绍
轻量化已经成为汽车、航空、航天等工业发展的必然趋势，而大量使用铝合金和高强度钢等先进轻量化材料则是现阶段实现轻量化的重要手段。由于钢、铝热物理属性的巨大差异以及焊缝中脆性金属间化合物的形成，常规的电阻点焊工艺难以实现钢、铝的异种连接。无铆钉自冲铆是一种新兴的连接技术，它可以克服电阻点焊工艺在连接异种金属方面存在的技术瓶颈，同时具有生产过程中不散发烟雾和热量、噪音低、无飞溅、对涂层材料无损害或损害较小的优势，符合未来绿色工业的发展趋势。此外，无铆钉自冲铆工艺连接快速，无需预冲孔，冲、铆一次完成，尤其适合钢-铝、钢-钢等同种或异种材料连接的规模化和自动化生产，具有广阔的应用前景。图1为无铆钉自冲铆连接接头示意图，图中Tn为颈厚值，Tu为互锁值。颈厚值与互锁值是评价无铆钉自冲铆连接质量的最重要参数，其值大小决定了铆接接头的连接质量和可靠性。颈厚值过小，铆接件在使用过程中容易发生断裂失效。互锁值过小，铆接件在使用过程中容易发生脱扣失效。铆接接头的互锁值因为成型形状复杂的原因，尚不能通过无损测量手段直接测量出来。目前无铆钉自冲铆连接接头的颈厚值与互锁值主要是通过将铆接件接头切开，用测厚工具对两个参数进行测量。这种方法费时、费力，不适用于工业生产。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种铆接接头几何参数检测方法，实现无铆钉自冲铆连接接头几何参数的快速、准确检测，同时实现了无损测量，提高了铆接接头的测量效率，降低了测量误差。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种铆接接头几何参数检测方法，包括以下步骤：1)在有限元分析软件中建立铆接分析模型，通过分析模型模拟多组无铆钉自冲铆连接过程，求得铆接接头对应两种铆接材料板相应的铆接常数C，并求证得铆接常数C＝Tn+Tu，其中，Tn为颈厚值，Tu为互锁值；2)用测厚仪器沿铆接接头内侧确定测量区域B；3)用测厚仪器沿铆接接头内侧，在测量区域B中测得铆接接头的颈厚值Tn；4)通过铆接常数C和所测得的颈厚值Tn，求得铆接接头互锁值Tu＝C-Tn。按照上述技术方案，在所述步骤1)中，通过有限元分析软件中的分析模型模拟多组无铆钉自冲铆连接过程，求得铆接接头对应两种材料板的铆接常数C具体包括以下步骤：通过有限元分析软件中的分析模型开展总试验组数为N的正交试验方法，模拟无铆钉自冲铆连接过程，对每组的颈厚值与互锁值进行测量，令多数情况下，-10％≤δi≤10％，由此可以认为，在误差允许的范围内：Tn+Tu＝C其中，i为试验组号；Tni第i组颈厚值；Tui为第i组互锁值；δi为相对偏差；N为试验设计总组数，C为铆接常数。按照上述技术方案，在所述的步骤1)中，也可通过多组无铆钉自冲铆连接接头剖切试验替代在限元分析软件中通过分析模型模拟多组无铆钉自冲铆连接过程。按照上述技术方案，在所述的步骤2)中，测量区域B＝H-h，其中H为铆接点凹槽深度，h为在铆接接头两端水平处上板料厚度。按照上述技术方案，在所述的步骤3)中，测得铆接接头的颈厚值Tn的具体过程为：在测量区域B中多次测量上板料板厚t，从多次测量结果中选取最小值作为铆接接头颈厚值Tn＝min(t1，t2，t3，···，tj)，其中，j为测量次数，tj为第j次的测量值。按照上述技术方案，在所述步骤2)和步骤3)中，测厚仪器为超声波测量仪器或激光测量仪器。本专利技术具有以下有益效果：本专利
技术实现思路
利用有限元或试验手段获得连接接头的几何参数关系规律，并通过测厚仪测得颈厚值，根据关系规律间接得到互锁值，实现无铆钉自冲铆连接接头几何参数的快速、准确检测，同时实现了无损测量，提高了铆接接头的测量效率，降低了测量误差。附图说明图1是本专利技术实施例中铆接接头的截面示意图；图2是本专利技术实施例中铆接接头几何参数检测方法的实施步骤流程图；图3是本专利技术实施例中铆接有限元软件模拟图；图4是本专利技术实施例中有限元软件模拟多组正交试验的颈厚值与互锁值曲线图；图5是本专利技术实施例中有限元软件模拟多组正交试验的颈厚值与互锁值之和分布图；图6是本专利技术实施例中1#铆接接头连接断面图；图中，1-上板料，2-下板料。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。参照图1～图3所示，本专利技术提供的一个实施例中的铆接接头几何参数检测方法，包括以下步骤：1)在有限元分析软件中建立铆接分析模型，通过分析模型模拟多组无铆钉自冲铆连接过程，求得铆接接头对应两种铆接材料板在特定板厚下(特定板厚是指铆接接头的铆接材料板对应的板厚)相应的铆接常数C，并求证得铆接常数C＝Tn+Tu，其中，Tn为颈厚值，Tu为互锁值，铆接常数与两种材料的种类和板材厚度有关；2)用测厚仪器沿铆接接头内侧确定测量区域B；3)用测厚仪器沿铆接接头内侧，在测量区域B中测得铆接接头的颈厚值Tn；4)通过铆接常数C和所测得的颈厚值Tn，求得铆接接头互锁值Tu＝C-Tn。进一步地，在所述步骤1)中，通过有限元分析软件中的分析模型模拟多组无铆钉自冲铆连接过程，求得铆接接头对应两种材料板的铆接常数C具体包括以下步骤：通过有限元分析软件中的分析模型开展总试验组数为N的正交试验方法，模拟无铆钉自冲铆连接过程，分析模具的冲头直径、冲头拔模角度、冲头圆角、凹模沟槽深度和凹模深度对颈厚值与互锁值的影响，在有限元分析软件中可直接通过模拟数据计算得到每组的颈厚值与互锁值，对每组的颈厚值与互锁值进行测量，令多数情况下，-10％≤δi≤10％，由此可以认为，在误差允许的范围内：Tn+Tu＝C其中，i为试验组号；Tni第i组颈厚值；Tui为第i组互锁值；δi为相对偏差；N为试验设计总组数，C为铆接常数。进一步地，在所述的步骤1)中，也可通过多组无铆钉自冲铆连接接头剖切试验替代在限元分析软件中通过分析模型模拟多组无铆钉自冲铆连接过程。进一步地，在所述的步骤2)中，测量区域B＝H-h，其中H为铆接点凹槽深度，h为在铆接接头两端水平处上板料厚度，铆接点凹槽深度H和铆接接头两端水平处上板料厚度h均可很方便的测量。进一步地，在所述的步骤3)中，测得铆接接头的颈厚值Tn的具体过程为：在测量区域B中多次测量上板料板厚t，从多次测量结果中选取最小值作为铆接接头颈厚值Tn＝min(t1，t2，t3，···，tj)，其中，j为测量次数，tj为第j次的测量值。进一步地，在所述步骤2)和步骤3)中，测厚仪器为超声波测量仪器或激光测量仪器。进一步地，在所述的步骤1)中，通过有限元分析软件中的分析模型模拟多组无铆钉自冲铆连接过程具体包括以下步骤：a.在有限元分析软件(具体实施例中有限元分析软件为ABAQUS)中，如图1所示，建立铆接分析模型，其中上板料是1.5mm厚的铝合金AA6061-T6，下板料是1.6mm厚的钢板DP590；b.在有限元分析软件中输入铆接板料的材料属性，分别赋予到上板料和下板料，并将冲头、压边圈和凹模设置为刚体；c.建立分析步，采用动态显示算法，并使用ALE自适应网格重画技术；d.设置接触与边界条件，凹模、压边圈固定，冲头行程预设3.52mm，各面间的摩擦系数设置为0.15；e.网格划分，接头附近的网格尺寸为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铆接接头几何参数检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在有限元分析软件中建立铆接分析模型，通过分析模型模拟多组无铆钉自冲铆连接过程，求得铆接接头对应两种铆接材料板相应的铆接常数C，并求证得铆接常数C＝Tn+Tu，其中，Tn为颈厚值，Tu为互锁值；2)用测厚仪器沿铆接接头内侧确定测量区域B；3)用测厚仪器沿铆接接头内侧，在测量区域B中测得铆接接头的颈厚值Tn；4)通过铆接常数C和所测得的颈厚值Tn，求得铆接接头互锁值Tu＝C‑Tn。

【技术特征摘要】
1.一种铆接接头几何参数检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在有限元分析软件中建立铆接分析模型，通过分析模型模拟多组无铆钉自冲铆连接过程，求得铆接接头对应两种铆接材料板相应的铆接常数C，并求证得铆接常数C＝Tn+Tu，其中，Tn为颈厚值，Tu为互锁值；2)用测厚仪器沿铆接接头内侧确定测量区域B；3)用测厚仪器沿铆接接头内侧，在测量区域B中测得铆接接头的颈厚值Tn；4)通过铆接常数C和所测得的颈厚值Tn，求得铆接接头互锁值Tu＝C-Tn。2.根据权利要求1所述的铆接接头几何参数检测方法，其特征在于，在所述步骤1)中，通过有限元分析软件中的分析模型模拟多组无铆钉自冲铆连接过程，求得铆接接头对应两种材料板的铆接常数C具体包括以下步骤：通过有限元分析软件中的分析模型开展总试验组数为N的正交试验方法，模拟无铆钉自冲铆连接过程，对每组的颈厚值与互锁值进行测量，令多数情况下，-10％≤δi≤10％...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋燕利，华林，朱根鹏，徐勤超，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42