鸿创公司的金属膨胀类密封堵头产品，球涨式堵头、拉涨式堵头、螺纹拉涨式堵头等；已具有10多年的广泛应用经验，在工业及行走机械液压、新能源汽车电驱、智能悬架、线性底盘制动系统、变速器、涡轮增压器、医疗耗材等有诸多行业应用和经验。作为本地化、国产自主堵头的国内核心供应商，鸿创坚持用现代化的设计理念和工具，不断的打磨产品、优化产品，为客户提供超过高品质、高性价比的优质产品。
鸿创公司从产品设计阶段，就用专业的仿真软件去模拟可能存在的问题和风险点，修改设计、样品试制、实践验证，再次优化等等诸多环节去保证高品质的密封堵头产品，正因为有这样的精益求精，不断钻研，不断优化产品性能，使得鸿创公司膨胀密封堵头产品越来越多的让客户信任和满意。
01背景和目的
金属拉胀式密封堵头（以下简称“堵头”），是在汽车领域应用特别广泛的一类工艺孔封堵方案（见图1.1）。其装配原理是用专用工具拉动堵头的芯杆相对于衬套运动，驱动芯杆头部挤入衬套中，芯杆头部挤压使衬套产生径向膨胀的变形，衬套膨胀与工艺孔产生挤压力，最终在达到预期的密封效果后，芯杆断裂完成安装。
通过对堵头安装过程的力学行为分析，总结其关键特性如下：
a）芯杆头部与衬套的过盈量；
b）断颈槽的直径；
c）材料强度与尺寸的匹配关系。
RL系列（额定压力60bar）
RLC系列（额定压力60bar）
RS系列（额定压力500bar）
本期文章通过采用有限元仿真计算的方式，在固定材料特性的前提下，对堵头的关键尺寸进行计算，模拟装配过程，以确定能够使堵头装配到位的最佳方案。
02仿真思路
因衬套的内径和芯杆头部的外径都会影响装配时的过盈量，本次仿真时固定芯杆头部尺寸不变，调整衬套内孔来实现不同的过盈量，计算方案见表1。通过仿真计算，获得能够使芯杆拉装到位时的最大过盈量，作为产品公差设计的依据。
表1 仿真过盈量选取方案
03几何模型
本次计算选取RL100型号堵头进行计算，其衬套外径为10.0。使用制图软件建立三维模型，为获得较准确的仿真结果，这里使用Hypermesh建立网格模型，然后导入Abaqus中进行仿真计算。三维模型和网格模型见图3.1所示。
图3.1 堵头三维模型和网格模型
04材料模型
芯杆和衬套材料的应力—应变曲线见图4.1，仿真过程将工程应力应变换算成真实应力应变。
图4.1芯杆和衬套的材料模型
05边界条件
在仿真模型中增加工艺孔和铆枪鼻嘴两个结构，以模拟真实的装配状态。固定铆枪和孔，拉动芯杆的防滑槽位置，直到芯杆断裂。
图5.1 边界条件示意
06仿真结果分析
6.1拉断力
仿真可以计算出整个拉铆过程中的拉断力，见图6.1所示。拉断力为顾客选择适宜的铆枪提供依据，同时可以为断颈槽的尺寸设计提供依据。
图6.1 装配过程中的拉断力与位移的关系
6.2安装孔所受压力
安装孔所受压力是影响密封性能和孔的承载能力的重要指标，据此可以判定堵头的密封性能，并计算出每种堵头所适应的最小孔壁厚度，孔压力和孔壁位移见图6.2所示。
图6.2 孔壁压力和位移计算结果
6.3提供能够使铆钉装配到位的最佳过盈量
见图6.3所示，分别对不同过盈量的模型进行仿真，然后查看不同过盈量下的t尺寸，来判定芯杆头部是否拉铆到位。
图6.3 装配仿真结果
结论：对比仿真结果，t与过盈量的的关系见图6.4，对比产品几何尺寸及仿真结果，当过盈量约为0.3时，可以获得最佳的装配效果。
图6.4 过盈量与t尺寸的关系
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