成果详情
自冲铆接技术与设备

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      1、任务来源: 江西省科技支撑计划项目(编号2009BGA01700)“新型铆钉铆接技术研究”;江西省“赣鄱英才555工程” 领军人才培养计划(赣人字[2012]1号)。 

2、应用领域和技术原理: 本项目自主研究和开发了气液增压自冲铆接机,包括气液增压控制系统、自冲铆接机构、电路控制系统和支撑座。该铆接机可以实现半空心铆钉、管状铆钉、带法兰管状铆钉、椭圆管状铆钉、无铆钉等多种铆钉自冲铆接,能够连接不同种类材料,具有低成本、高效率、铆接力大且在规定范围内无级可调、铆接速度快、可靠性高、无污染、环保且安装方便。该成果可用于汽车、飞机、火车、轮船、桥梁、房屋建筑、交通标志、家用电器等领域。 

3、性能指标:

1) 研制气液增压自冲铆接机1台,能够连接多层铝板、镀层钢板、铝板与钢板两种不同材料等;不需要预钻孔,耐疲劳,具有低成本、高效率、铆接力大且在规定范围内无级可调、铆接速度快、低能耗、可靠性高、无热辐射、无火花、无废料、环保且安装方便等优点。 2) 利用气液增压自冲铆接机能实现半空心铆钉、管状铆钉、带法兰管状铆钉、椭圆管状铆钉、无铆钉等的自冲铆接。 

3) 项目授权发明专利1件、实用新型专利2件;申请发明专利1件。 

4) 发表相关学术论文20多篇。 

5) 培养了江西省青年科学家、江西省主要学科学术和技术带头人、江西省赣鄱英才555工程领军人才,培养了研究生8名,形成一支从事板料连接方向的研究团队。 

6) 项目负责人作为重点实验室主任的江西省载运工具与装备重点实验室2013年通过江西省科技厅的评估。 

4、与国内外同类技术比较 根据我们的调研和上海交通大学教育部科技查新工作站(Z14)的查新结果,综合分析国内外相关文献,得出以下结论: 检索到的文献中有利用气液增压技术的自动锁铆机或铆接机的专利文献报道,以上研究与本课题组设计研究的无需预打孔自冲式气液增压铆接机的不同。本课题组针对自冲铆接机C型框架结构进行了优化方法的研究。 检索到的文献中有专用于自冲铆接技术的管状自冲铆钉的研究成果,也有利用气液增压自冲铆接机进行半空心铆钉、管状铆钉和无铆铆钉的自冲铆接工艺过程、工艺参数、力学性能、数值模拟和试验研究。以上文献都是本课题组成员发表的研究成果。 检索到的文献报道了针对碳纤维增强复合材料和铝合金材料半空心铆钉自冲铆接建立的数值模拟模型;有基于有限元技术的自冲铆接多物理场的数值模型,采用LS-DYNA软件建立铝合金材料自冲铆接的有限元模型;也有研究板材的自冲铆接和无铆钉铆接的静态、疲劳性能和力学性能等。以上自冲铆接技术的研究其基于的试验机器与该项目组气液增压自冲铆接机不同。 综上所述,在国内外公开发表的文献中,除 本课题组的相关研究文献外,未见与本课题类似的研制了一种以气液增压缸为动力系统的自冲铆接机,并利用该机器进行半空心铆钉、管状铆钉、带法兰管状铆钉、椭圆管状铆钉、无铆钉等自冲铆接技术研究相关报道。 

5、成果的创造性、先进性 

1) 对半空心铆钉、管状铆钉、带法兰管状铆钉、椭圆管状铆钉、无铆钉等自冲铆接过程和连接强度进行了数值模拟与实验分析,得出了影响铆接强度的主要因素,实现了铆接参数优化。 

2) 开发了气液增压自冲铆接机,包括气液增压控制系统、自冲铆接机构、电路控制系统和支撑座。 

3) 研制与铆接机相匹配的凸凹模装置,能在铆接机上实现半空心铆钉、管状铆钉、带法兰管状铆钉、椭圆管状铆钉、无铆钉等的自冲铆接。 

6、作用意义(直接经济效益和社会意义) 

1) 随着汽车工业突飞猛进的发展,对汽车经济性要求越来越高,重要措施之一便是追求车身轻量化,以节约能源。为降低车辆重量,一些轻型材料,如铝合金、镁合金等被用作车身的主要材料,这些都可以采用自冲铆接方式来进行连接。 

2) 实现自冲铆接技术,最重要的是自冲铆接机的研究。对自冲铆接机理进行研究,并开发具有自主知识产权的铆接设备,对新型轻量化材料在国内汽车生产企业中的广泛应用具有重要意义。该成果可用于汽车、飞机、火车、轮船、桥梁、房屋建筑、交通标志、家用电器等领域。 

3) 推动华东交通大学学科建设的发展。《材料科学与工程》一级学科硕士点获批准;《交通运输工程》获批准博士点。