阅读说明：本技术 一种基于铆接曲线的钢铝混合车身自冲孔铆模寿命的监测方法 (Method for monitoring service life of self-punching riveting die of steel-aluminum hybrid vehicle body based on riveting curve ) 是由 刘蕾 梁端 汤东华 于 2019-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于铆接曲线的钢铝混合车身自冲孔铆模寿命的监测方法,包括以下步骤：通过压力传感器实时监测铆接压力值至监测主机；在监测主机中输入铆接组合的材料信息、铆钉信息、铆模信息；根据铆钉信息和铆模信息计算出钉模容积比c；根据材料信息、铆接压力、钉模容积比c调用经验数据库查询铆模寿命影响因素a；利用公式计算铆模当前寿命N<Sub>R</Sub>,当N<Sub>R</Sub>小于设定值时,进行更换铆模的预警。本发明实时监测铆接压力曲线的变化,从而得出影响铆模的因素,根据铆接压力、钉模容积比、以及板材信息计算出铆模的当前寿命,并提前预警,避免铆模损坏无法发现,保证白车身铆接质量。(The invention discloses a method for monitoring the service life of a self-punching riveting die of a steel-aluminum hybrid vehicle body based on a riveting curve, which comprises the following steps of: monitoring a riveting pressure value to a monitoring host machine in real time through a pressure sensor; inputting material information, rivet information and riveting die information of riveting combination in a monitoring host; calculating a nail mold volume ratio c according to the rivet information and the rivet mold information; calling an experience database to inquire a riveting die life influence factor a according to the material information, the riveting pressure and the nail die volume ratio c; calculating the current service life N of the riveting die by using a formula R When N is present R And when the rivet die is smaller than the set value, early warning of replacing the rivet die is carried out. The method and the device monitor the change of the riveting pressure curve in real time, thereby obtaining factors influencing the riveting die, calculating the current service life of the riveting die according to the riveting pressure, the volume ratio of the riveting die and the plate information, giving early warning, avoiding the situation that the damage of the riveting die cannot be found, and ensuring the riveting quality of the white automobile body.)

一种基于铆接曲线的钢铝混合车身自冲孔铆模寿命的监测 方法

技术领域

本发明涉及自冲孔铆接工艺，尤其涉及一种基于铆接曲线的钢铝混合车身自冲孔铆模寿命的监测方法。

背景技术

自冲孔铆接工艺简称SPR，是铝合金车身连接的常用工艺之一。SPR是通过液压缸或伺服电机提供动力将铆钉直接压入待铆接板材，待铆接板材在铆钉的压力作用下和铆钉发生塑性变形，成型后充盈于铆模之中，从而形成稳定连接的一种全新的板材连接技术，如图1所示。

铆接质量是否合格，铆模起到很重要的作用。铆接过程中，若铆模出现裂纹、开裂、缺口都会造成铆接质量不合格。如果在批量生产线体，如无法发现铆模损坏，将会导致批量白车身不合格情况，甚至白车身报废的严重后果。

目前，铆模的常规检查方法如下：

1)在每次生产开班前，人工进入线体目视检查；

2)使用铆模拍照的方式来识别铆模的损坏情况，但是误差较大，而且这样会出现大量误报信息，导致线体经常报错，影响线体的自动化生产，此方法的使用率很低。

为保证铆接质量且不影响生产线的生产，我们需要使用一种更加准确的铆模损伤的监控方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于铆接曲线的钢铝混合车身自冲孔铆模寿命的监测方法，以对铆模寿命进行在线监测。

为此，本发明提供了一种基于铆接曲线的钢铝混合车身自冲孔铆模寿命的监测方法，包括以下步骤：步骤一：通过压力传感器实时监测铆接压力值至监测主机；步骤二、在监测主机中输入铆接组合的材料信息、铆钉信息、铆模信息；步骤三、根据铆钉信息和铆模信息计算出钉模容积比c，其中，c＝V_铆钉体积/V_铆模体积；步骤四、根据材料信息、铆接压力、钉模容积比c调用经验数据库查询铆模寿命影响因素a；步骤五、计算铆模当前寿命

其中，F_avg为压力均值，F_R为铆接一次的实际压力，n为铆接次数，N为铆模的理论使用寿命；步骤六、当N_R小于设定值时，进行更换铆模的预警。

本发明实时监测铆接压力曲线的变化，从而得出影响铆模的因素，根据铆接压力、钉模容积比、以及板材信息计算出铆模的当前寿命，并提前预警，避免铆模损坏无法发现，保证白车身铆接质量。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术的自冲孔铆接工艺的示意图；

图2是监测主机所记录的某次冲铆的铆接压力曲线的示意图；以及

图3是根据本发明的基于铆接曲线的钢铝混合车身自冲孔铆模寿命的监测方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实时监测铆接压力曲线的变化，从而得出影响铆模的因素并计算出铆模寿命的计算方法。根据铆接压力曲线的实时变化以及钉模容积比、板材信息计算出铆模的剩余寿命，并提前预警，避免铆模损坏无法发现，保证白车身铆接质量。

本发明是应用于自冲孔铆接工艺中，提供铆模寿命的监测方法，如图3所示，其基本原理及步骤如下：

S11、通过压力传感器实时监测铆接压力值并将压力值反馈至监测主机。

图2示出了某次冲铆的铆接压力曲线，该铆接曲线(新包络线)是在铆接过程中铆接设备导杆和压块相对位置由大至小(图2中的6mm至-1mm)过程中导杆压力变压的曲线。

图2中还示出了旧包络线，该旧包络线为理论的铆接曲线，新包络线为当前次冲铆时实际冲铆压力曲线，其最大的压力值小于理论的铆接曲线的压力值，在其他次冲铆时最大的压力值可能大于理论的压力值，也可以小于等于理论的压力值。

S12、在监测主机中输入铆接组合的材料信息(包括强度、延伸率)、铆钉信息、铆模信息。其中，铆接组合为多层板，其材料信息为每一层板材的抗拉强度、屈服强度和延伸率。

S13、根据铆钉、铆模信息算出钉模容积比c，其计算公式如下：

其中，V_铆钉体积是指铆钉的实体体积，V_铆模体积是指铆模凹腔的体积。

S14、根据材料信息、铆接压力、钉模容积比c调用经验数据库查询铆模寿命影响因素a。

本经验数据库的实例如下：

在本发明中，通过实验获得实际压力下的铆模寿命影响因素a。

S15、铆模当前寿命计算：

理论的铆模的使用寿命为N；实际寿命N_R；压力均值F_avg；铆接一次的实际压力F_R，n为铆接次数，则铆模当前寿命N_R的计算公式如下：

其中，压力均值F_avg是理论铆接压力曲线对应的铆接压力值(即理论铆接曲线中的最大值)，F_R是当前次铆接的铆接压力值(即当前次铆接的铆接曲线中的最大值)。

S16、铆模更换预警

N_R会随着铆接次数的增加逐渐减少。当N_R的值小于设定值例如10时，提醒铆模更换。

其中，该设定值为节拍值的整数倍，例如节拍值为10时，该设定值可选择为10或20等10的整数倍。

实施例

1、ES8项目中，UB工位铆模在生产过程中只使用了5万余次出现了铆模开裂。理论寿命20万次。

2、ES6项目中，MFS工位铆模生产过程中，使用了8万余次出现铆模开裂。理论寿命20万次。

在上述实例1中，铆模理论寿命为20万次，铆模实际寿命累计为5万次，在上述实例2中，铆模实际寿命累计为8万次，远小于理论寿命，现有技术无法监测在不同工作场合下的铆模剩余寿命或报废时间。

本发明将铆接工作场合对铆模寿命的影响纳入考虑，重复第一工作场合和第二工作场合下铆模的工作情况，预测的铆模寿命与铆模实际寿命一致，基本满足铆模寿命在线监测要求。

在本发明中，通过实验获得铆模寿命影响因素a的实验过程如下：

在同一板材上利用同一铆钉上进行冲铆，直至铆模损坏，记录铆模实际寿命N_R(次数)和每次冲铆的压力值F_Rn，并进行如下处理：

计算压力累计影响

再计算在该板材和该铆钉下的铆模寿命影响因素a＝(N-N_R)/P。

利用不同板材和不同铆钉重复上述实验，可获得其他条件下的铆模寿命影响因素a。

在实验过程中我们发现在同一板材上，同一钉模容积比c的铆模寿命影响因素a基本一致，故采用钉模容积比c来标示铆钉信息和铆模信息。

通过以上方式可制得供查询的经验数据库。

本发明具有以下技术效果：

1、通过实时监测SPR铆枪的铆接压力曲线与铆模、铆接材料信息相互结合，实现了铆模当前寿命的监测。

2、利用实时在线监测的方式，极大的减少因铆模损坏带来的铆接质量失效。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。