华东交通大学硕士学位论文无铆钉铆接的工艺研究姓名：陈兴茂申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：黄志超20080418无铆钉铆接的工艺研究摘要随着家电及汽车等机械行业的发展和竞争的加剧，这些领域越来越追求加工制造的自动化及高效、快捷性，家电和汽车等机械产品中有不少板料连接件，而无铆钉铆接很适合实现自动化，以提高制造的高效、快捷性，降低生产成本，降低劳动强度。
而且无铆钉铆接疲劳强度比点焊高，对于汽车等处于振动工况的机械产品是一个必备的优点。
要提高汽车的经济性，可以采用铝镁合金等轻型材料，常用的点焊难于连接，而无铆钉铆接能进行较好连接。
本文首先利用DEFORM-2D有限元软件建立无铆钉铆接有限元模型，对铆接过程进行有限元模拟，分析铆接成形过程中的五个阶段。
对模拟过程的应力应变进行了分析，结果表明应力应变主要集中在凸模下面板料及上板料嵌入下板料的镶嵌部分。
研究了铆接成形过程中的载荷-行程变化趋势。
其次对不同厚度板料的组合进行模拟，对模拟结果分析，得到影响铆接接头性能主要工艺参数：凸模和凹模形状及尺寸，被铆接的上、下板料的厚度，上、下板料的材料，被铆接板料的机械性能等；并提出制定工艺时的注意事项。
最后分析了凹模深度、凹模环形凹槽深度、凸模圆角大小、上下层板料放置顺序（包括厚度不同和材料不同）对无铆钉铆接接头性能的影响。
提出在此情况下凸模和凹模形状的设计原则，为实际设计模具提供了参考。
利用多种组合的有限元模拟结果和实验结果，对上、下板料厚度改变情况下铆接接头性能缺陷进行分析和提出解决方案，对无铆钉铆接工艺的制定具有一定的指导意义。
关键词：有限元模拟，无铆钉铆接，DEFORMSTUDY OF CLINCHING TECHNOLOGYABSTRACTWith the development and intense competition of machinery industry, such as household appliances and automotive industries.It demands to manufacture more automationally and efficiently.There are a lot of metal sheets connectors in the household electrical appliances, vehicles, and other machinery products, clinching is very suitable to achieve efficient manufacture, lower production costs, and less labor intensity. There is higher fatigue strength of clinching than the spot welding.It is a definite advantage to have the high fatigue shength for the automotive and other mechanical products that serve in the vibration condition. To improve the economics, lightweight materials such as aluminium-magnesium alloy are used in automotive industry, and the common spot welding is difficult to connect them, clinching is the better choice.Firstly, finite element model of clinching is established on DEFORM-2D software. The finite element simulation of the clinching process is carried out, and five stages of forming process of the riveting are analyzed. Distribution of stress and strain during forming process are analyzed.The results show that stress and strain are mainly concentrated on the sheet under the punch and the mosaic part that the upper sheet embedded into the bottom sheet. This paper has studied trendency of the load-stroke curve.Secondly, the specimens with different thickness sheets (upper sheet and lower sheet) are simulated, and the simulation results are analyzed. The main technology parameters which influence the performance of riveted joint are obtained, these parameters are the shape and size of punch and concave mold, the thickness of the upper sheet and bottom sheet，the material of the sheets，the mechanical properties of the riveted metal sheet，and so on. And the attention matters of the technology are proposed.Finally, the effect of the depth of the concave mold, the groove depth of the ring in the concave mold, punch fillet size and laying order of the matal sheets (different thickness and different material) that influence joint performance of clinching are analyzed. Moreover, the principles of designing punch and concave mold shape are proposed. This can provide some references for mold design.Making use of the finite element simulation results and the experiment results of the many kinds of combinations, the performance flaws and the solutions of clinching are forecasted. This can provide certain references to the practical application of clinching.Key Words:numerical simulation, clinching, DEFORM独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
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本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。
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本人签名____________导师签名__________日期___________第一章绪论1.1 引言随着机械工业的发展，对机械产品的经济性得到越来越高的关注，对机械产品的工艺性也要求可靠、高效、快捷、可实现自动化等等。
相应的机械产品如汽车中板料连接的经济性、高效和自动化等工艺性能也得到越来越高的重视。
由于当代机械产品的生产往往是大规模大批量，因为这样才能取得规模效应，才能取得较好的经济比较效益，要大批大量生产机械产品，就要实现机械化、自动化的生产，这样才能实现产品的快捷生产。
而且实现机械化、自动化能实现质量的稳定、可靠和减轻劳动强度。
板料的连接也不例外，实现机械化、自动化也很有现实及长远意义。
而且据研究表明，当整车质量减轻10％时，燃油经济性提高3.8％，加速时间减少8％，制动距离减少5％，转向力减小6％，CO排放减少4.5％，轮胎寿命提高7％ [1,33]。
实现汽车的轻量化就可以大量采用轻金属，而在汽车中有大量的板料连接件，如汽车覆盖件、座椅、内饰件等，这些都可以采用铝合金或铝镁合金等材料。
点焊对于黑色金属之间的连接是可靠的，可以实现大批量生产，故现在点焊连接法广泛应用于这些黑色金属板料的连接，但对于那些铝合金或铝镁合金材料的连接是很困难的。
为了连接点焊不能或难于连接的那些轻金属材料，以及实现板料连接的快速性、自动化等，无铆钉铆接技术得到越来越多的关注。
而且无铆钉铆接可以和粘接联合使用形成高强度、高刚度的连接，无铆钉铆接还可以不破坏镀层或存在夹层的板料，不发热，不发光，铆接设备和模具可以重复使用，只要设备、模具设计和使用得当，它们可以有很高的使用寿命，特别是对于铝合金或铝镁合金等轻金属材料。
无铆钉铆接还不需要辅助材料，故工艺也很经济，没有废料、没有废渣、没有废气等产生，故还很环保。
无铆钉铆接（TOX连接）的连接强度可进行无损检测，这是无铆钉连接所独具的质量检测方法，完全适应了现代化工业对连接加工过程自动化的要求。