[发明专利]一种基于力和位移曲线的铝车身自冲铆接质量控制方法

说明书

本发明公开了一种基于力和位移曲线的铝车身自冲铆接质量控制方法，通过实验或仿真建立铆接过程中铆接力和冲头位移量的关系标准曲线，并获得不同铆接缺陷所对应的铆接力的变化趋势；通过实时检测获得铆接过程中的冲头位移量和冲头铆接力的实测值，根据实测值绘制当前实测曲线；通过对当前实测曲线和关系标准曲线进行比较，判断铆接状态，并根据铆接状态控制铆接工具的冲头铆接力。本发明通过实时监控铆接过程中力和位移曲线，实现对铆接力值的控制，使铆接力保持在合理范围内以保证铆接质量。

技术领域

本发明涉及铝车身自冲铆接质量控制方法，更具体地说是一种基于力和位移曲线的铝车身自冲铆接质量控制方法。

背景技术

自冲铆接是指在冲头的作用下，将铆钉压入板材，使其穿刺上层板后，在凹模和下层板材共同作用下，铆钉腿部向四周翻开形成机械互锁的连接工艺。铆接设备包括压边圈、冲头、空心铆钉、上层板、下层板和凹模；铆接过程分为四个阶段：

一是夹紧阶段：凹模置于下层板的底部，压边圈置于上层板上、并向下压紧待铆接的上层板和下层板，与此同时，铆钉在冲头的驱动下竖直向下对板料进行压紧；

二是冲刺阶段：冲头向下运动，推动铆钉穿刺上层板，与此同时，铆钉也驱动下层板向凹模内发生塑性变形；

三是扩张阶段：随着冲头的继续下推，铆钉腿部逐渐张开，下层板受力变形逐渐填充凹模，在冲头和凹模的共同作用下，铆钉腿部向四周扩张，嵌入下层板，形成铆钉与板材的机械互锁结构，实现对上层板和下层板的两种板材的连接；

四是冲铆完成：当冲头将铆钉下压至铆钉头与上层板的上表面紧密接触且齐平时，铆接完成，随后压边圈释放压边力，冲头返回初始工位，冲铆结束。

图2为铆点剖面图，图2中所示包括：铆钉11、上层板12、下层板13，H为头高，是指铆钉上端面至上层板上表面的距离，LL为左侧互锁值，RL为右侧互锁值，左右侧互锁值表示铆钉穿透下层板后，向外翻开的距离，R为下层板的最小厚度；其中H、LL、RL和R值的大小为评价铆接质量的主要参数，不同的主机厂对这些参数设定的标准不尽相同，一组较为常规的标准是：H为-0.5mm-0.3mm，LL和RL为0.2mm，R为0.2mm。

自冲铆接所形成的机械互锁是指铆钉嵌入下层板材内部，发生塑性变形、硬化，从而起到连接的作用。

自冲铆接已经在汽车制造领域广泛应用；在大规模自动化生产中，对工件的质量进行有效监测和缺陷分析对提高产品质量稳定性、降低生产成本和提高产品竞争力起到重要作用。自冲铆接工艺的力学特点决定其铆接质量受到板材、铆钉、模具(即凹模)和冲压设备等多种因素的影响，接头可能出现裂纹、铆钉屈服、下层板被刺穿、强度不足等质量问题。因此，对接头质量的分析与监测，特别是在线监测技术的研究，对提高自冲铆接技术可靠性，实现过程的动态质量管理有重要意义。

目前常用的自冲铆接质量在线检测方法主要有：视觉检测法、铆点剖面测量法和力学测试法；视觉检测法是利用摄像头拍摄自冲铆接过程，将拍摄图像经过灰度处理后，读取其中关键区域的亮度值，建立亮度曲线，利用算法与基准曲线进行比较，以此判断铆钉是否处于正确位置，但视觉检测法只能识别铆接的外形缺陷，无法识别铆接的内部质量缺陷；铆点剖面测量法是将铆接接头沿接头径向切割，直接测量切割面上的LL、RL、R及H等参数值，据此并结合接头截面的形貌对铆接质量进行评价，显然，这种破坏性检测无法应用在针对铆接质量的实时监测中；力学测试法是通过拉伸试验测试接头抗剪切能力，通过剥离试验测试接头抗剥离能力；同样，因其试验过程破坏了铆接件的完整性无法用于针对铆接质量的实时监测。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的问题，提供一种基于力和位移曲线的铝车身自冲铆接质量控制方法，通过实时监控铆接过程中力和位移曲线，实现对铆接力值的控制，使铆接力保持在合理范围内以保证铆接质量。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：