在铝合金轻量化白车身设计制造领域,快速、准确地进行自冲铆成型工艺参数的调控,同时实现铆接质量的预测是亟待解决的一个问题。本课题主要开展铝合金自冲铆成形过程的仿真分析;基于响应面法实现铆接工艺参数的调控、力学性能的预测;建立铆接最大冲压载荷的反演计算模型,主要研究工作和结论如下:建立铝合金自冲铆成形过程的有限元模型,探究不同影响因素水平下,铝合金自冲铆接头成形过程中材料流场、接头机械内锁结构和最大冲压载荷的演变规律,结果表明:成形过程中铆钉内腔、铆钉钉脚尖、铆钉盖附近的基板材料流动最为剧烈,因而产生了这些部位宏观上的大塑性变形,冲压载荷在铆接成形的最后阶段急剧增加并达到峰值。冲头速度、铆钉长度、铆钉内腔高度、铆钉硬度、板厚和材料硬度对接头的机械内锁结构、铆钉材料的径向流动速度和铆接过程中的最大冲压载荷具有一定影响。基于Box-Behnken Design响应面试验设计分析方法,开展铝合金自冲铆工艺试验研究。以铆钉硬度、板厚和材料硬度为影响因素,将接头的失效载荷、能量吸收值、铆接时的刺穿压强、冲头行程作为响应值,开展铝合金自冲铆接响应面工艺试验研究,建立影响因素和响应值之间的预测回归模型,结合有限元仿真结果分析响应面回归模型。结果表明,板厚对接头的失效载荷、能量吸收值、刺穿压强及冲头行程的影响最为显著,交互作用中,铆钉硬度与板厚的交互作用对失效载荷、能量吸收值的影响最为显著,刺穿压强受铆钉硬度和板厚交互作用的影响最显著,冲头行程受铆钉硬度和材料硬度的交互作用影响最为显著。回归模型的验证试验结果表明,用铆接参数回归模型计算得到的铆接参数铆接两组不同的板材,其接头的失效载荷和能量吸收值试验值与模型预测值误差均在10%以内,验证了响应面回归模型预测接头铆接参数及力学性能的可靠性。以自冲铆形变铆钉为研究对象,考虑机械内锁几何特征参数、板材和铆钉的几何与力学性能参数、冲头与铆钉接触面边界条件等,构建铆钉材料的塑性流动速度场;基于上限法,建立铆接过程中最大冲压载荷的反演计算模型,并进行了试验验证,结果表明:最大冲压载荷反演值与试验值之间的平均误差为9.76%,验证了模型的可靠性。