本發(fā)明涉及材料連接
技術領域：
，具體涉及一種鉚接接頭幾何參數檢測方法。
背景技術：
：輕量化已經成為汽車、航空、航天等工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，而大量使用鋁合金和高強度鋼等先進輕量化材料則是現階段實現輕量化的重要手段。由于鋼、鋁熱物理屬性的巨大差異以及焊縫中脆性金屬間化合物的形成，常規(guī)的電阻點焊工藝難以實現鋼、鋁的異種連接。無鉚釘自沖鉚是一種新興的連接技術，它可以克服電阻點焊工藝在連接異種金屬方面存在的技術瓶頸，同時具有生產過程中不散發(fā)煙霧和熱量、噪音低、無飛濺、對涂層材料無損害或損害較小的優(yōu)勢，符合未來綠色工業(yè)的發(fā)展趨勢。此外，無鉚釘自沖鉚工藝連接快速，無需預沖孔，沖、鉚一次完成，尤其適合鋼-鋁、鋼-鋼等同種或異種材料連接的規(guī)?；妥詣踊a，具有廣闊的應用前景。圖1為無鉚釘自沖鉚連接接頭示意圖，圖中tn為頸厚值，tu為互鎖值。頸厚值與互鎖值是評價無鉚釘自沖鉚連接質量的最重要參數，其值大小決定了鉚接接頭的連接質量和可靠性。頸厚值過小，鉚接件在使用過程中容易發(fā)生斷裂失效。互鎖值過小，鉚接件在使用過程中容易發(fā)生脫扣失效。鉚接接頭的互鎖值因為成型形狀復雜的原因，尚不能通過無損測量手段直接測量出來。目前無鉚釘自沖鉚連接接頭的頸厚值與互鎖值主要是通過將鉚接件接頭切開，用測厚工具對兩個參數進行測量。這種方法費時、費力，不適用于工業(yè)生產。技術實現要素：本發(fā)明要解決的技術問題是，針對現有技術存在的上述缺陷，提供了一種鉚接接頭幾何參數檢測方法，實現無鉚釘自沖鉚連接接頭幾何參數的快速、準確檢測，同時實現了無損測量，提高了鉚接接頭的測量效率，降低了測量誤差。本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種鉚接接頭幾何參數檢測方法，包括以下步驟：1)在有限元分析軟件中建立鉚接分析模型，通過分析模型模擬多組無鉚釘自沖鉚連接過程，求得鉚接接頭對應兩種鉚接材料板相應的鉚接常數c，并求證得鉚接常數c＝tn+tu，其中，tn為頸厚值，tu為互鎖值；2)用測厚儀器沿鉚接接頭內側確定測量區(qū)域b；3)用測厚儀器沿鉚接接頭內側，在測量區(qū)域b中測得鉚接接頭的頸厚值tn；4)通過鉚接常數c和所測得的頸厚值tn，求得鉚接接頭互鎖值tu＝c-tn。按照上述技術方案，在所述步驟1)中，通過有限元分析軟件中的分析模型模擬多組無鉚釘自沖鉚連接過程，求得鉚接接頭對應兩種材料板的鉚接常數c具體包括以下步驟：通過有限元分析軟件中的分析模型開展總試驗組數為n的正交試驗方法，模擬無鉚釘自沖鉚連接過程，對每組的頸厚值與互鎖值進行測量，令多數情況下，-10％≤δi≤10％，由此可以認為，在誤差允許的范圍內：tn+tu＝c其中，i為試驗組號；tni第i組頸厚值；tui為第i組互鎖值；δi為相對偏差；n為試驗設計總組數，c為鉚接常數。按照上述技術方案，在所述的步驟1)中，也可通過多組無鉚釘自沖鉚連接接頭剖切試驗替代在限元分析軟件中通過分析模型模擬多組無鉚釘自沖鉚連接過程。按照上述技術方案，在所述的步驟2)中，測量區(qū)域b＝h-h，其中h為鉚接點凹槽深度，h為在鉚接接頭兩端水平處上板料厚度。按照上述技術方案，在所述的步驟3)中，測得鉚接接頭的頸厚值tn的具體過程為：在測量區(qū)域b中多次測量上板料板厚t，從多次測量結果中選取最小值作為鉚接接頭頸厚值tn＝min(t1，t2，t3，···，tj)，其中，j為測量次數，tj為第j次的測量值。按照上述技術方案，在所述步驟2)和步驟3)中，測厚儀器為超聲波測量儀器或激光測量儀器。本發(fā)明具有以下有益效果：本專利
發(fā)明內容利用有限元或試驗手段獲得連接接頭的幾何參數關系規(guī)律，并通過測厚儀測得頸厚值，根據關系規(guī)律間接得到互鎖值，實現無鉚釘自沖鉚連接接頭幾何參數的快速、準確檢測，同時實現了無損測量，提高了鉚接接頭的測量效率，降低了測量誤差。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例中鉚接接頭的截面示意圖；圖2是本發(fā)明實施例中鉚接接頭幾何參數檢測方法的實施步驟流程圖；圖3是本發(fā)明實施例中鉚接有限元軟件模擬圖；圖4是本發(fā)明實施例中有限元軟件模擬多組正交試驗的頸厚值與互鎖值曲線圖；圖5是本發(fā)明實施例中有限元軟件模擬多組正交試驗的頸厚值與互鎖值之和分布圖；圖6是本發(fā)明實施例中1#鉚接接頭連接斷面圖；圖中，1-上板料，2-下板料。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。參照圖1～圖3所示，本發(fā)明提供的一個實施例中的鉚接接頭幾何參數檢測方法，包括以下步驟：1)在有限元分析軟件中建立鉚接分析模型，通過分析模型模擬多組無鉚釘自沖鉚連接過程，求得鉚接接頭對應兩種鉚接材料板在特定板厚下(特定板厚是指鉚接接頭的鉚接材料板對應的板厚)相應的鉚接常數c，并求證得鉚接常數c＝tn+tu，其中，tn為頸厚值，tu為互鎖值，鉚接常數與兩種材料的種類和板材厚度有關；2)用測厚儀器沿鉚接接頭內側確定測量區(qū)域b；3)用測厚儀器沿鉚接接頭內側，在測量區(qū)域b中測得鉚接接頭的頸厚值tn；4)通過鉚接常數c和所測得的頸厚值tn，求得鉚接接頭互鎖值tu＝c-tn。進一步地，在所述步驟1)中，通過有限元分析軟件中的分析模型模擬多組無鉚釘自沖鉚連接過程，求得鉚接接頭對應兩種材料板的鉚接常數c具體包括以下步驟：通過有限元分析軟件中的分析模型開展總試驗組數為n的正交試驗方法，模擬無鉚釘自沖鉚連接過程，分析模具的沖頭直徑、沖頭拔模角度、沖頭圓角、凹模溝槽深度和凹模深度對頸厚值與互鎖值的影響，在有限元分析軟件中可直接通過模擬數據計算得到每組的頸厚值與互鎖值，對每組的頸厚值與互鎖值進行測量，令多數情況下，-10％≤δi≤10％，由此可以認為，在誤差允許的范圍內：tn+tu＝c其中，i為試驗組號；tni第i組頸厚值；tui為第i組互鎖值；δi為相對偏差；n為試驗設計總組數，c為鉚接常數。進一步地，在所述的步驟1)中，也可通過多組無鉚釘自沖鉚連接接頭剖切試驗替代在限元分析軟件中通過分析模型模擬多組無鉚釘自沖鉚連接過程。進一步地，在所述的步驟2)中，測量區(qū)域b＝h-h，其中h為鉚接點凹槽深度，h為在鉚接接頭兩端水平處上板料厚度，鉚接點凹槽深度h和鉚接接頭兩端水平處上板料厚度h均可很方便的測量。進一步地，在所述的步驟3)中，測得鉚接接頭的頸厚值tn的具體過程為：在測量區(qū)域b中多次測量上板料板厚t，從多次測量結果中選取最小值作為鉚接接頭頸厚值tn＝min(t1，t2，t3，···，tj)，其中，j為測量次數，tj為第j次的測量值。進一步地，在所述步驟2)和步驟3)中，測厚儀器為超聲波測量儀器或激光測量儀器。進一步地，在所述的步驟1)中，通過有限元分析軟件中的分析模型模擬多組無鉚釘自沖鉚連接過程具體包括以下步驟：a.在有限元分析軟件(具體實施例中有限元分析軟件為abaqus)中，如圖1所示，建立鉚接分析模型，其中上板料是1.5mm厚的鋁合金aa6061-t6，下板料是1.6mm厚的鋼板dp590；b.在有限元分析軟件中輸入鉚接板料的材料屬性，分別賦予到上板料和下板料，并將沖頭、壓邊圈和凹模設置為剛體；c.建立分析步，采用動態(tài)顯示算法，并使用ale自適應網格重畫技術；d.設置接觸與邊界條件，凹模、壓邊圈固定，沖頭行程預設3.52mm，各面間的摩擦系數設置為0.15；e.網格劃分，接頭附近的網格尺寸為0.06×0.06，其余部分網格尺寸為0.006×0.8；f.建立job，并提交運算。本發(fā)明提出了一種無鉚釘自沖鉚連接接頭幾何參數的快速檢測方法，具體實施步驟如下：實施例(一)：步驟1：在有限元軟件中建立鋼、鋁鉚接分析模型，其中上板料是1.6mm厚的鋼板dp590，下板料是1.5mm厚的鋁合金aa6061-t6；步驟2：測量有限元軟件計算后的模型的頸厚值與互鎖值，如圖3所示，頸厚值tn為0.61mm，互鎖值tu為0.131mm，通過以下公式獲得常數c，其中，c＝tn+tu＝0.61+0.131＝0.741mm選用l25(56)正交試驗表，在有限元軟件中研究模具的沖頭直徑、沖頭拔模角度、沖頭圓角、凹模溝槽深度和凹模深度對頸厚值與互鎖值的影響，正交試驗表和模擬結果如表1所示，對每組的頸厚值與互鎖值進行分析，令其中，l1為沖頭直徑；l2為沖頭拔模角度；l3為沖頭圓角半徑；l4為凹模凹溝槽深；l5為凹槽深度；i為試驗組號；tni第i組頸厚值；tui為第i組互鎖值；δi為標準差；n為試驗設計總組數；表中數據經處理得到圖4～圖5所示，絕大多數情況下，滿足-10％≤δi≤10％，即在誤差允許的范圍內tn+tu＝c；步驟3：進行實際的鋼、鋁鉚接試驗，并用超聲波測厚儀沿鉚接接頭內側測量b處范圍內上板料的厚度。然后從多次測量結果中選取最小值作為鉚接接頭頸厚值，即：tn＝min(0.60，0.61，0.80，0.63，0.58，0.75，0.90)mm求到頸厚值tn為0.58mm；步驟4：鉚接接頭互鎖值可以通過下式獲得：tu＝c-tn＝0.741-0.58＝0.161mm。實施例(二)：步驟1：進行鋼、鋁無鉚釘自沖鉚試驗，其中上板料是1.6mm厚的鋼板dp590，下板料是1.5mm厚的鋁合金aa6061-t6，對不同工藝參數下的兩個鉚接接頭進行編號。步驟2：切開1#鉚接接頭，如圖6所示，用測量工具測量連接斷面的頸厚值與互鎖值，頸厚值tn為0.58mm，互鎖值tu為0.17mm，故常數c為：c＝tn+tu＝0.58+0.17＝0.75mm步驟3：用超聲波測厚儀沿2#鉚接接頭內側多次測量b處范圍內上板料的板厚，然后從多次測量結果中選取最小值作為鉚接接頭頸厚值，即：tn＝min(0.63，0.61，0.85，0.56，0.57，0.73，0.89)mm測量結果tn為0.56mm。步驟4：鉚接接頭互鎖值可以通過下式獲得：tu＝c-tn＝0.75-0.56＝0.15mm有限元分析軟件中的分析模型開展總試驗組數為n的正交試驗方法，所得到的正交試驗和模擬數據表，如表1所示：表1il1/mml2/°l3/mml4/mml5/mmtni/mmtui/mmtli/mmδi15.620.20.41.30.5710.1110.682-1.1％25.630.30.51.40.5640.1480.7123.2％35.640.40.61.50.5580.1540.7123.2％45.650.50.71.60.5770.1380.7153.6％55.660.60.81.70.5850.050.635-7.9％65.830.20.71.70.3840.3340.7184.1％75.840.30.81.30.5760.1630.7397.1％85.850.40.41.40.640.0030.643-6.7％95.860.50.51.50.6130.0680.681-1.2％105.820.60.61.60.5740.1660.747.3％116.040.20.51.60.4340.2850.7194.3％126.050.30.61.70.480.1590.639-7.3％136.060.40.71.30.6590.0350.694-0.6％146.020.50.81.40.5810.1750.7569.6％156.030.60.41.50.6140.0730.687-0.4％166.250.20.81.50.4640.1370.601-12.8％176.260.30.41.60.5080.1510.659-4.4％186.220.40.51.70.450.2620.7123.2％196.230.50.61.30.6560.0890.7458.0％206.240.60.71.40.6460.0980.7447.9％216.460.20.61.40.5340.0450.579-16.0％226.420.30.71.50.4540.2910.7458.0％236.430.40.81.60.4420.1430.585-15.2％246.440.50.41.70.4840.1850.669-3.0％256.450.60.51.30.7010.0280.7295.7％綜上所述，本發(fā)明提出的檢測方法，在確定鉚接材料與鉚接板厚之后，通過有限元模擬獲得鉚接常數c，之后再使用測厚儀器測量鉚接接頭的頸厚值tn，再通過鉚接常數c求得互鎖值tu＝c-tn，傳統檢測方法相比，對頸厚值與互鎖值的測量不需要通過連接斷面，即不需要將鉚接件切開，實現了頸厚值與互鎖值的快速和準確的無損測量，提高了鉚接接頭的測量效率，降低了測量誤差，鉚接常數c只與鉚接材料和板材厚度有關，故在實際生產中對于確定板材的無鉚釘自沖鉚可以隨意更改工藝參數，頸厚值與互鎖值我們也可以快速確定，避免傳統測量方法中無鉚釘自沖鉚連接接頭頸厚值與互鎖值的傳統測量方法費時、費力，而且不能實現無損測量。以上的僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁12