面对日益严峻的环境污染问题,轻量化进入大众视野。愈来愈多的轻质材料,如铝合金、镁合金和钛合金等,凭借性能优势广泛应用于航空航天以及汽车产业等领域,因此,如何有效实现材料间的连接就成为了急需解决的问题。无铆连接技术作为一种新型连接方式,具有成本低、工艺过程简单和无应力集中等优点,成为了国内外研究的热点。本文以6061铝合金为研究对象,对无铆连接成形机理以及模具结构和板料性能对无铆连接质量的影响规律进行研究,为无铆连接技术的发展提供基础。通过有限元软件建立有限元模型,模拟分析在无铆连接成形过程中板料应力、应变和金属的流动情况,获得了无铆连接的成形机理:变形过程中凸模圆角与上板料接触处具有较大的应力应变值,板料变形程度大。随着凸模继续挤压,板料应力应变值持续增大,下板料在凸模的作用下向着凹槽处流动,凹模凹槽处对板料流动的限制较少,下板料向凹槽处流动的速度较快。板料填充满凹槽后,接触点的应力应变值增大,板料流动受阻,只能沿竖直向上的方向流动,但由于压边圈对板料流动的限制,使得板料只能向着薄弱区,即凸模圆角与上板料接触区域流动,由于上下板料流动速度不同使得板料在凸模作用下镶嵌在一起形成自锁。基于对无铆连接成形机理的分析研究,设计了固定凹模和运动凹模两种模具结构,采用DEFORM软件分析了凸模半径、凸模圆角尺寸、凹模深度和凸凹模间隙对无铆连接接头质量的影响规律。借助正交试验确定了固定凹模的最优参数为凸模半径2.7 mm,凸模圆角尺寸0.3 mm,凹模深度1.4 mm;运动凹模的最优参数为凸模半径2.7 mm,凸模圆角尺寸0.3 mm,凸凹模间隙1.6 mm。采用有限元分析了不同厚向异性系数对无铆连接质量的影响规律。通过三种不同轧制规程获得了具有不同厚向异性系数r值的板料。通过拉伸试验测得未轧制板料r值为0.67619,4道次轧制板料r值为0.78954,6道次轧制板料r值为1.35790,8道次轧制板料r值为0.83954。对不同组合形式的无铆连接试样几何尺寸、抗剪强度和抗拉强度进行测定和分析,结果表明:厚向异性系数是影响无铆连接接头质量的重要因素。当上下板料材质完全相同时,厚向异性系数愈大的板料其无铆连接接头质量愈好;当上下板料材质不同,即厚向异性系数不同时,应将厚向异性系数较大的板料放置于凹模侧,厚向异性系数较小的板料则置于凸模侧,有利于形成较大的自锁值,提高接头质量。