[发明专利]一种汽车推力杆热铆接工艺仿真分析方法

说明书

本发明公开了一种汽车推力杆热铆接工艺仿真分析方法，借助塑性力学理论与成形工艺有限元仿真软件，实现了推力杆热铆接工艺过程全工序的模拟仿真，能够再现热铆接工艺过程中，套管的各项内在特征（如应力应变、金属流线等）和外在特征（如套管变形、球头与套管接触等）的变化情况，这些特征通过试制试验研究方法是无法得到的数据，通过这些特征能直观的分析热铆接工艺过程中缺陷的形成机理，对不同工艺参数下的对比分析，实现工艺参数的优化设计，有效的降低了试制试验的风险，大大缩短了推力杆工艺参数确定周期，大幅降低了推力杆的生产成本，为推力杆产品快速推向市场提供有力的支持。

技术领域

本发明涉及汽车推力杆的热铆接生产工艺分析及优化技术，具体涉及一种汽车推力杆热铆接工艺仿真分析方法。

背景技术

汽车推力杆是平衡悬架、空气悬架的关键部件之一，对汽车行驶安全起至关重要的作用。车辆行驶过程中，推力杆在传力、限位、隔振、缓和冲击等方面起到至关重要的作用。目前市场上的推力杆，由球头与套管组装在一起，球头为推力杆的组装部件，一端为球柄，球柄端有铆接波纹且用于实现与套管通过热铆接工艺连接、另一端为圆环状且用于安装球铰；套管为推力杆的组装部件，一般采用无缝钢管截取一定长度。

将推力杆的球头与套管连接起来的组装工艺主要有摩擦焊结、热铆接、螺纹连接三种，其中热铆接占绝大大多数。热铆接工艺的过程如下：将套管一端或者两端加热到工艺温度，然后与球头装配在一起，放置在特定的模具上，通过液压设备进行模压，将套管与球头压紧，保压一定时间后卸载模具，将组装件悬挂起来进行冷却。该工艺需使得推力杆在性能上，需要满足设计上的连接强度，即在一定的拉力或者扭矩作用下，套管与球头不能有相对位移。该工艺的主要参数，包括加热温度、最大压力、铆接波纹数等。

在推力杆实际生产过程中，存在产品抗拉、抗扭强度不足，冷却开裂等问题，需要调整工艺参数、模具结构等因素，使得工艺得到改进，解决出现的问题。因此，研究热铆接工艺过程，实现热铆接工艺参数的优化设计，对推力杆产品批量生产的质量控制提供有力的支持。目前推力杆热铆接工艺的研究，主要集中在经验公式、波纹调整、结构改进及模具改进等方面，通过大量的产品试制，进行产品性能试验，小批量全部合格后才能进行批量生产，存在难以发现缺陷形成机理，试制次数难以控制，批量生产定型周期长，试制试验成本高昂等缺点，不利于产品开发周期和开发成本的控制，不利于产品快速推向市场，对产品的市场竞争力有至关重要的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种汽车推力杆热铆接工艺仿真分析方法，能够直观分析热铆接工艺过程中缺陷的形成机理、对套管的各项内在特征（如应力应变、金属流线等）和外在特征（如套管变形、球头与套管接触等）的情况，进行对比分析，实现工艺参数的优化设计，有效减少工艺试制次数，缩短试制周期，降低了工艺成本，提升产品工艺试制效率，为推力杆的套管与球头连接区域的结构设计与模具设计提供支持，能为推力杆产品的材料选定提供支持。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种汽车推力杆热铆接工艺仿真分析方法，其特征在于实施步骤包括：

1）将用于将套管和球头热铆接成汽车推力杆的汽车推力杆热铆接工艺按进行顺序简化分解为套管加热、铆接成形、整体冷却三个工序，基于工艺文件、推力杆三维模型、模具模型及其材料牌号生成至少一组工艺参数，选择一组工艺参数作为当前工艺参数；

2）获取包括当前工艺参数对应的工艺文件、推力杆三维模型、模具模型及其材料牌号在内的输入数据，建立套管、固定模具、加热模具的装配几何模型，所述固定模具用于在套管加热工序中固定套管、加热模具用于在套管加热工序中对套管进行加热；建立球头、模压模具、导向模具的装配几何模型，所述模压模具用于在铆接成形工序中利用液压设备对套管进行模压，所述导向模具用于在铆接成形工序中对球头的运动进行导向；