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汽车轻量化已经成为汽车工业发展的必然趋势,而大量使用铝合金和高强度钢等先进轻量化材料则是现阶段实现汽车车身轻量化的重要手段。电阻点焊工艺由于铝钢热物理属性的巨大差异以及脆性金属间化合物的形成,难以实现铝钢的异种连接。自冲铆接工艺作为一种机械连接方法没有热输入,是最具潜力的铝钢异种金属连接方法,目前已经广泛应用于Audi A8等全铝车身的连接,但针对铝钢异种金属连接的研究和应用仍然比较少。此工艺目前被英国Henrob、美国Emhart、德国Bollhoff等公司所垄断,由于铆钉和模具规格和材质种类繁多,迄今为止SPR工艺仍然没有统一的规范可循,工艺参数只能依靠大量的试验来确定,这大大制约了该工艺在轻量化车身中的应用。自冲铆接工艺在我国汽车工业的研究和应用刚刚起步,对于特定的铝钢异种板材组合,为了减少试验量和降低车身制造成本,如何通过仿真手段实现工艺参数快速优化已经变得十分迫切。文章以铝合金AA6061-T6和双相高强钢DP590的异种金属组合为研究对象,通过有限元仿真对正交试验设计进行求解,从而实现工艺参数的仿真优化,并得到了该组合的最优参数。具体研究内容如下:(1)自冲铆接工艺有限元模型建立。文章根据自冲铆接工艺特点,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了简化的2D轴对称有限元几何模型,通过材料试验获得了板材和铆钉的塑性随动硬化材料模型参数,并通过设定网格重划分、沙漏控制等初始条件,完成了有限元仿真模型的搭建;之后,通过对比三个差异化组合的试验和仿真结果,验证了模型的准确性,并在此基础上,分析了典型自冲铆接工艺的动态过程和应力分布云图。(2)工艺参数对自冲铆接接头成形的影响规律。基于建立的有限元模型研究了2mmAA6061-T6+1.2mmDP590组合条件下铆钉长度和硬度、模具直径和凸起对接头成形的影响规律。结果表明:铆钉长度对于接头质量至关重要,铆钉过短将导致底切量过小;硬度在42-46范围内的铆钉对于2mm AA6061-T6和1.2mm DP590组合的接头影响不大;在底部和剩余厚度允许的情况下,应尽量使用有凸起的模具。(3)自冲铆接工艺仿真优化。基于建立的有限元模型,针对2mm AA6061-T6和1.2mm DP590组合运用DOE方法获得其最佳铆钉和模具参数,并通过拉剪试验验证了优化结果,证明了通过DOE仿真实现SPR工艺优化的可行性。最终应用极差分析确定的最优参数组合为:6.5mm的铆钉长度、9mm的模具直径和0 mm的模具凸台高度。