一種自動(dòng)鉆鉚機(jī)的插釘壓鉚單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)加工領(lǐng)域，特別是涉及一種自動(dòng)鉆鉚機(jī)的插釘壓鉚單元。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)裝配是飛機(jī)制造的主要環(huán)節(jié)，而鉚接是飛機(jī)壁板裝配過程中的主要連接方法，鉚接的質(zhì)量和效率直接影響著飛機(jī)裝配、飛機(jī)制造的質(zhì)量和效率。近年來，隨著裝配技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)鉆鉚機(jī)的使用已經(jīng)逐漸代替了傳統(tǒng)的人工鉚接，鉚接質(zhì)量和鉚接效率都有了大幅度的提高。目前，國(guó)內(nèi)自動(dòng)鉆鉚機(jī)的開發(fā)和制造依然處于空白狀態(tài)，國(guó)內(nèi)飛機(jī)制造廠商所使用自動(dòng)鉆鉚機(jī)全部采購(gòu)于國(guó)外廠商。
[0003]自動(dòng)鉆鉚機(jī)的整個(gè)鉚接過程分為插釘和鉚接兩個(gè)階段，壓鉚是目前已有自動(dòng)鉆鉚機(jī)實(shí)現(xiàn)鉚接的主流方式，這就需要設(shè)計(jì)專用的插釘壓鉚單元以滿足鉆鉚機(jī)的工裝需求。自動(dòng)鉆鉚機(jī)工作時(shí)，插釘壓鉚單元位于待裝配壁板的外側(cè)的多功能末端執(zhí)行器上，在能夠準(zhǔn)確插釘?shù)耐瑫r(shí)還要能夠提供足夠大的壓鉚力，并且要有足夠的剛度來承受壓鉚力帶來的自身變形。為了保證插釘?shù)臏?zhǔn)確性以及鉚接質(zhì)量，插釘壓鉚單元應(yīng)該具備必要的位移及力反饋方式來控制插釘壓鉚過程。此外，上鉚模的尺寸決定了適用鉚釘?shù)某叽缂胺N類，所以為了適應(yīng)不同的直徑和規(guī)格的鉚釘，不同規(guī)格的上鉚模應(yīng)該能夠快速更換。綜上所述，插釘壓鉚單元的設(shè)計(jì)直接影響了鉚接質(zhì)量，是自動(dòng)鉆鉚機(jī)多功能末端執(zhí)行器的核心部件。同時(shí)，由于插釘壓鉚單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大，反饋控制方式多樣化，需要具備很高的穩(wěn)定性和可靠性，如何設(shè)計(jì)好插釘壓鉚單元成為了臥式自動(dòng)鉆鉚機(jī)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)之一。
[0004]公開號(hào)為CN204975044U的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種壓鉚頭工具，C形框凹槽內(nèi)側(cè)上端面設(shè)有并列分布的兩個(gè)上壓鉚頭，凹槽內(nèi)側(cè)下端面設(shè)有下壓鉚頭，下壓鉚頭的下端面與C形框架的下端面在一個(gè)水平面，且下壓鉚頭與C形框架活動(dòng)連接，下壓鉚頭與上壓鉚頭位置相對(duì)，C形框上端面設(shè)有通孔，通孔位于兩個(gè)上壓鉚頭中間，且三者中心線平行，C形框凹槽下方設(shè)有定位孔，定位孔中心線與通孔中心線正交。該技術(shù)方案就容易出現(xiàn)上文中提到的鉚接準(zhǔn)確性以及質(zhì)量不足的問題，且適用范圍較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊、反饋精確、安全性和可靠性高以及適應(yīng)性好的自動(dòng)鉆鉚機(jī)的插釘壓鉚單元。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007 ] —種自動(dòng)鉆鉚機(jī)的插釘壓鉚單元，所述插釘壓鉚單元包括殼體，該殼體的外側(cè)安裝有驅(qū)動(dòng)模塊，該驅(qū)動(dòng)模塊包括用于提供插釘壓鉚單元作業(yè)時(shí)所需動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)電機(jī);殼體內(nèi)設(shè)有進(jìn)給模塊，該進(jìn)給模塊包括與驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連并轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在殼體內(nèi)的滾珠絲杠副，該滾珠絲杠副中的絲杠螺母座背向滾珠絲杠副和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接處的一面固定有伸出殼體外側(cè)的伸縮柱，伸縮柱背向絲杠螺母座的一端固定有用于作業(yè)的上鉚模;所述殼體上還設(shè)有通過檢測(cè)進(jìn)給模塊的軸向載荷和伸縮柱的軸向位移的檢測(cè)模塊。
[0008]插釘壓鉚單元包括驅(qū)動(dòng)模塊、進(jìn)給模塊以及檢測(cè)模塊。驅(qū)動(dòng)模塊包括驅(qū)動(dòng)電機(jī);進(jìn)給模塊包括滾珠絲杠副，伸縮柱以及上鉚模。當(dāng)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過進(jìn)給模塊中的滾珠絲杠副將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成滾珠絲杠副中的絲杠螺母座的直線進(jìn)給，從而驅(qū)動(dòng)上鉚模的運(yùn)動(dòng)，完成插釘壓鉚作業(yè)。該設(shè)計(jì)的好處在于，通過滾珠絲杠副進(jìn)給能夠提供很高的進(jìn)給精度，并且承受較大的軸向載荷，從而更好的完成作業(yè)。
[0009]作為優(yōu)選，所述驅(qū)動(dòng)模塊中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸向與所述滾珠絲杠副的絲杠軸向平行;驅(qū)動(dòng)電機(jī)和絲杠上均設(shè)有同步帶輪，通過高扭矩同步帶連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)和滾珠絲杠副的動(dòng)力傳輸。
[0010]通過同步帶傳輸動(dòng)力的好處在于能夠在提供足夠扭矩的同時(shí)起到過載保護(hù)的作用。伸縮柱推動(dòng)上鉚模進(jìn)給的過程中，尤其是壓鉚作業(yè)時(shí)，滾珠絲杠副需要承受較大的軸向載荷，因此傳動(dòng)方式需要提供足夠的扭矩;上鉚模需要將鉚釘插入構(gòu)件內(nèi)，如果壓力過大，可能造成構(gòu)件的損壞和變形，因此需要設(shè)定保護(hù)機(jī)制。同步帶的保護(hù)好處在于能夠限制動(dòng)力傳輸?shù)倪^程中保護(hù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0011]作為優(yōu)選，所述滾珠絲杠副的絲杠通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在殼體內(nèi)部，沿軸向依次連接有同步帶輪，軸承，以及絲杠螺母座。
[0012]同步帶輪，軸承，以及絲杠螺母座布置順序好處在于能夠平衡滾珠絲杠副的負(fù)載，提供更為穩(wěn)定的進(jìn)給動(dòng)作。軸承位于同步帶輪和絲杠螺母座的中間相較于軸承位于兩側(cè)的設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠節(jié)省軸承布置，減輕自重，減少摩擦，提高效率。因?yàn)橥綆л喌膹较蚶?，?huì)使?jié)L珠絲杠副偏向驅(qū)動(dòng)電機(jī)方向，通過絲杠螺母座與殼體的配合，能很好的消除滾珠絲杠副的偏轉(zhuǎn)，提高進(jìn)給的穩(wěn)定度。
[0013]作為優(yōu)選，所述伸縮柱和殼體之間設(shè)有多組導(dǎo)軌滑塊副。
[0014]伸縮柱固定在絲杠螺母座上，但是伸縮柱體積較大，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，且為受力部件，倘若由絲杠螺母座提供緊固力，會(huì)影響絲杠螺母座和絲杠之間的配合，從而大大減少壽命，因此，在殼體上設(shè)有導(dǎo)軌滑塊副，幫助提高伸縮柱的穩(wěn)定性。為了減少伸縮柱在殼體內(nèi)的位移，導(dǎo)軌滑塊副設(shè)有多組，形成以絲杠為中心的徑向限位。大大提高了伸縮柱動(dòng)作的穩(wěn)定性。
[0015]作為優(yōu)選，所述伸縮柱上設(shè)有與殼體配合的行程撞塊和光電限位開關(guān)。
[0016]伸縮柱活動(dòng)形成需要限制防止設(shè)備損壞。因此伸縮柱設(shè)置了與殼體相配合的行程撞塊，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)限位的好處是穩(wěn)定，不容易失效，但是容易造成設(shè)備的損壞，因此縮柱上還設(shè)有光電限位開關(guān)，通過電氣控制能夠有效保護(hù)設(shè)備的運(yùn)行。
[0017]作為優(yōu)選，所述檢測(cè)模塊包括安裝在進(jìn)給模塊背向伸縮柱一側(cè)與殼體之間的壓力傳感器和安裝在伸縮柱和殼體之間的光柵尺。
[0018]檢測(cè)模塊需要檢測(cè)進(jìn)給模塊的軸向載荷和伸縮柱的軸向位移，因此檢測(cè)模塊設(shè)置有壓力傳感器和光柵尺。
[0019]壓力傳感器布置在進(jìn)給模塊的尾部，即背向伸縮柱的一側(cè)，與殼體之間，壓力傳感器一端與進(jìn)給模塊相抵，另一端與殼體相抵。能夠測(cè)得進(jìn)給模塊所受的推力，即進(jìn)給模塊所施加的壓力。該設(shè)計(jì)的好處在于進(jìn)給模塊的受力能夠直接傳遞到壓力傳感器，測(cè)量更為直接和精準(zhǔn)。光柵尺分為光柵標(biāo)尺和光柵標(biāo)尺讀數(shù)頭，分別安裝在伸縮柱和殼體上，能夠精準(zhǔn)的測(cè)得伸縮柱運(yùn)動(dòng)的行程。該設(shè)計(jì)的好處在于光柵尺處于殼體內(nèi)部，不容易受到外界的環(huán)境影響。更為精準(zhǔn)。
[0020]作為優(yōu)選，所述伸縮柱背向絲杠螺母座的一端固定有伸縮柱前蓋板，所述上鉚模通過拉刀裝置固定在伸縮柱前蓋板上。
[0021]伸縮柱通過伸縮柱前蓋板固定上鉚模的好處在于能夠提供更大的接觸面積，從而提供更大的結(jié)構(gòu)剛性，保證作業(yè)過程能夠承受足夠的壓力。上鉚模通過拉刀裝置固定，因此上鉚模能夠根據(jù)不同的加工要求方便的更換。
[0022]作為優(yōu)選，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為伺服電機(jī)和減速器一體機(jī)結(jié)構(gòu)。
[0023]該設(shè)計(jì)的好處在于驅(qū)動(dòng)電機(jī)結(jié)合位移反饋和力反饋實(shí)時(shí)控制整個(gè)進(jìn)給模塊的動(dòng)作，并且減少了自重。
[0024]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025](I)驅(qū)動(dòng)模塊和進(jìn)給模塊結(jié)構(gòu)緊湊，能夠提供足夠剛度以承受壓鉚力；
[0026](2)尾部具備壓力傳感器，能夠通過力反饋精確控制插釘壓鉚力；
[0027](3)伸縮柱和殼體的相對(duì)位移