鴻創(chuàng)公司的金屬膨脹類密封堵頭產(chǎn)品，球漲式堵頭、拉漲式堵頭、螺紋拉漲式堵頭等；已具有10多年的廣泛應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在工業(yè)及行走機(jī)械液壓、新能源汽車電驅(qū)、智能懸架、線性底盤制動(dòng)系統(tǒng)、變速器、渦輪增壓器、醫(yī)療耗材等有諸多行業(yè)應(yīng)用和經(jīng)驗(yàn)。作為本地化、國產(chǎn)自主堵頭的國內(nèi)核心供應(yīng)商，鴻創(chuàng)堅(jiān)持用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理念和工具，不斷的打磨產(chǎn)品、優(yōu)化產(chǎn)品，為客戶提供超過高品質(zhì)、高性價(jià)比的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。
鴻創(chuàng)公司從產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，就用專業(yè)的仿真軟件去模擬可能存在的問題和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，修改設(shè)計(jì)、樣品試制、實(shí)踐驗(yàn)證，再次優(yōu)化等等諸多環(huán)節(jié)去保證高品質(zhì)的密封堵頭產(chǎn)品，正因?yàn)橛羞@樣的精益求精，不斷鉆研，不斷優(yōu)化產(chǎn)品性能，使得鴻創(chuàng)公司膨脹密封堵頭產(chǎn)品越來越多的讓客戶信任和滿意。
01背景和目的
金屬拉脹式密封堵頭（以下簡稱“堵頭”），是在汽車領(lǐng)域應(yīng)用特別廣泛的一類工藝孔封堵方案（見圖1.1）。其裝配原理是用專用工具拉動(dòng)堵頭的芯桿相對(duì)于襯套運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)芯桿頭部擠入襯套中，芯桿頭部擠壓使襯套產(chǎn)生徑向膨脹的變形，襯套膨脹與工藝孔產(chǎn)生擠壓力，最終在達(dá)到預(yù)期的密封效果后，芯桿斷裂完成安裝。
通過對(duì)堵頭安裝過程的力學(xué)行為分析，總結(jié)其關(guān)鍵特性如下：
a）芯桿頭部與襯套的過盈量；
b）斷頸槽的直徑；
c）材料強(qiáng)度與尺寸的匹配關(guān)系。
RL系列（額定壓力60bar）
RLC系列（額定壓力60bar）
RS系列（額定壓力500bar）
本期文章通過采用有限元仿真計(jì)算的方式，在固定材料特性的前提下，對(duì)堵頭的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行計(jì)算，模擬裝配過程，以確定能夠使堵頭裝配到位的最佳方案。
02仿真思路
因襯套的內(nèi)徑和芯桿頭部的外徑都會(huì)影響裝配時(shí)的過盈量，本次仿真時(shí)固定芯桿頭部尺寸不變，調(diào)整襯套內(nèi)孔來實(shí)現(xiàn)不同的過盈量，計(jì)算方案見表1。通過仿真計(jì)算，獲得能夠使芯桿拉裝到位時(shí)的最大過盈量，作為產(chǎn)品公差設(shè)計(jì)的依據(jù)。
表1 仿真過盈量選取方案
03幾何模型
本次計(jì)算選取RL100型號(hào)堵頭進(jìn)行計(jì)算，其襯套外徑為10.0。使用制圖軟件建立三維模型，為獲得較準(zhǔn)確的仿真結(jié)果，這里使用Hypermesh建立網(wǎng)格模型，然后導(dǎo)入Abaqus中進(jìn)行仿真計(jì)算。三維模型和網(wǎng)格模型見圖3.1所示。
圖3.1 堵頭三維模型和網(wǎng)格模型
04材料模型
芯桿和襯套材料的應(yīng)力—應(yīng)變曲線見圖4.1，仿真過程將工程應(yīng)力應(yīng)變換算成真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變。
圖4.1芯桿和襯套的材料模型
05邊界條件
在仿真模型中增加工藝孔和鉚槍鼻嘴兩個(gè)結(jié)構(gòu)，以模擬真實(shí)的裝配狀態(tài)。固定鉚槍和孔，拉動(dòng)芯桿的防滑槽位置，直到芯桿斷裂。
圖5.1 邊界條件示意
06仿真結(jié)果分析
6.1拉斷力
仿真可以計(jì)算出整個(gè)拉鉚過程中的拉斷力，見圖6.1所示。拉斷力為顧客選擇適宜的鉚槍提供依據(jù)，同時(shí)可以為斷頸槽的尺寸設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
圖6.1 裝配過程中的拉斷力與位移的關(guān)系
6.2安裝孔所受壓力
安裝孔所受壓力是影響密封性能和孔的承載能力的重要指標(biāo)，據(jù)此可以判定堵頭的密封性能，并計(jì)算出每種堵頭所適應(yīng)的最小孔壁厚度，孔壓力和孔壁位移見圖6.2所示。
圖6.2 孔壁壓力和位移計(jì)算結(jié)果
6.3提供能夠使鉚釘裝配到位的最佳過盈量
見圖6.3所示，分別對(duì)不同過盈量的模型進(jìn)行仿真，然后查看不同過盈量下的t尺寸，來判定芯桿頭部是否拉鉚到位。
圖6.3 裝配仿真結(jié)果
結(jié)論：對(duì)比仿真結(jié)果，t與過盈量的的關(guān)系見圖6.4，對(duì)比產(chǎn)品幾何尺寸及仿真結(jié)果，當(dāng)過盈量約為0.3時(shí)，可以獲得最佳的裝配效果。
圖6.4 過盈量與t尺寸的關(guān)系
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