[发明专利]一种自冲铆接头钉脚张开度的预测方法

说明书

本发明涉及一种自冲铆接头钉脚张开度的预测方法，属于自冲铆接头质量检测技术领域。本发明包括步骤：利用自冲铆接设备对试件进行铆接；在铆接过程中能够从自冲铆接设备上获得该铆接接头的载荷‑行程曲线；通过对该载荷‑行程曲线中各采样点原始数据的斜率的计算，从而确定铆钉管腿开始扩张的临界点(关键点)；通过对自冲铆接头子午面几何特征数学模型的构建以及数学推理，可以得出与关键点有关的自冲铆接头的主要质量评价指标—钉脚张开度的预测公式。本发明能够直接从载荷‑行程曲线和铆接参数计算获得钉脚张开度的具体数值，避免了对接头进行破坏性试验的检测，可以节约人力、物力和财力。

技术领域

本发明涉及一种自冲铆接头钉脚张开度的预测方法，属于自冲铆接头质量检测技术领域。

背景技术

汽车轻量化是目前汽车工业领域实现节能减排的主要途径，大量采用诸如铝合金和镁合金等轻量化合金材料是实现汽车轻量化这一目标的主要途径和方法，为了解决这些难以点焊材料的连接问题，需要先进的连接技术。自冲铆是一种薄板材料新型冷压嵌铆连接方法，板材连接的过程通过冲头将铆钉压入板材当中，铆钉管腿末端会在连接板材的过程中向四周翻开形成铆扣(机械内锁)，在不破坏下板整体强度的前提下实现两层或多层板件的连接，其具有工序简单、无污染和连接强度高等特点，在越来越多的汽车企业当中得到了应用。

无法直接从自冲铆接头的外观特征判断其成形质量的优劣，因此在实际生产中常采用剖切接头子午面几何特征检测法来判定接头成形质量。检测的三个评价指标分别是钉头高度、钉脚张开度和残余底厚，如附图1所示，其中钉脚张开度的数值大小直接决定接头的强度，其为主要质量评价指标。目前只能采用破坏性试验方法—剖切接头子午面以测量获得这三个质量评价指标，但是这种破坏性检验自冲铆接头质量好坏的方法在浪费资源的同时不能满足工厂大批量生产的实际需要。而本发明所介绍的方法能够直接由载荷-行程曲线和铆接参数计算获得钉脚张开度的具体数值，并且便于在大批量生产过程中对接头质量进行判断和监控。

发明内容

本发明提供了一种自冲铆接头钉脚张开度的预测方法，本发明要解决的技术问题是无法从外观直接判断自冲铆接头成形质量的好坏以及大批量生产过程中接头质量的判断和监控，由于在实际的操作中需要进行破坏性的试验，造成了资源的浪费，以及不能满足工厂大批量加工的实际生产需要，因此提出了一种自冲铆接头钉脚张开度的预测方法，可以通过载荷-行程曲线和铆接参数计算获得钉脚张开度的具体数值，进而直接预测出自冲铆接头的成形质量，并且便于大批量生产过程中接头质量的判断和监控。

本发明的技术方案是：一种自冲铆接头钉脚张开度的预测方法，所述自冲铆接头钉脚张开度的预测方法的具体步骤如下：

Step1、利用自冲铆接设备对试件进行自冲铆连接；

Step2、在铆接过程中能够从自冲铆接设备上获得该铆接接头的载荷-行程曲线；通过对该载荷-行程曲线中各采样点原始数据的斜率的计算，最后确定铆钉管腿开始扩张的临界点，即关键点；

Step3、通过对自冲铆接头子午面几何特征数学模型的构建以及数学推理，得出与关键点有关的自冲铆接头钉脚张开度的预测公式。

所述Step3中，通过分析建立的自冲铆接头子午面几何特征数学模型来确定自冲铆接头钉脚张开度的数值△d的预测公式如下所示：

其中，C₂为铆钉3的长度相关系数，取决于铆钉3是否充分张开，其取值范围为0≤C₂≤1，d_max为铆接接头的载荷-行程曲线中总的行程，d₀为关键点S'对应的行程，C₁为铆接所采用的模具4和铆钉3匹配条件相关的系数，简称模钉相关系数，其取值范围为0≤C₁≤1，D_d为模具4内径，R_r为铆钉3管腿半径，t₁与t₂分别为上板1与下板2的厚度，h为模具4的深度。