专利名称：机电一体化的滚压铆接系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于加工转向球销的滚压铆接系统，尤其涉及一种利用反馈控制技术的机电一体化的滚压铆接系统。
背景技术：
转向球销是汽车的重要部件和安全件，对汽车整体的性能起到了关键的作用，因此转向球销在加工上应具有足够的强度、刚度和使用寿命。传统的球销加工方法主要采用直压式热铆接和液压式铆接，然而直压式加工方法(即铆头在垂直方向作上下运动，利用油缸产生的巨大压力将封盖与球销铸体铆合在一起)具有加工质量差、质量控制难度大和效率低等缺点，液压式铆接则存在着铆接力过高、铆钉易被镦粗等问题。而且，无论是直压式还是液压式热铆接，都叫作电焊式铆接。电焊式铆接的劳动强度大，铆接后被铆的工件上有剩磁，即使经过退磁处理后仍有残留。这样在工件工作时由于铆接空隙会吸引许多灰尘和污垢，影响使用性能。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种机电一体化的滚压铆接系统，本实用新型不仅可以有效提高转向球销的加工质量、和工作效率。本实用新型的另一个目的在于提供一种通过扭矩反馈的滚压铆接系统，本实用新型可以实现自动化加工转向球销，能够将产品扭矩(也即扭力测试，通过扭力传感器采集的值计算扭矩)控制在相当小的误差范围内，保证滚压铆接系统的作业精度，且满足加工一致性的要求。本实用新型的技术方案机电一体化的滚压铆接系统，包括滚压铆接机，滚压铆接机包括机械装置和液压装置，机械装置包括机座，设置于机座上的主轴，主轴的下方为夹具；液压装置包括与油泵相连的驱动滚压铆接机主轴升降的液压缸和驱动主轴旋转的液压马达，其特征在于所述的机械装置设有检测传感器，检测传感器的信号输出端与控制主机相连；液压装置的液压缸油路上设置有液压控制元件，液压控制元件的信号输入端经D/A 模块与控制主机相连。上述的机电一体化的滚压铆接系统中，所述的检测传感器包括设置在主轴上的压力传感器和设置在夹具处的扭力传感器，压力传感器的信号输出端与控制主机连接，形成压力控制闭环回路；扭力传感器的信号输出端与控制主机连接，形成扭力控制闭环回路。前述的机电一体化的滚压铆接系统中，所述的液压控制元件为电液伺服阀，电液伺服阀的信号输入端经D/A模块与控制主机相连；检测电液伺服阀的输出端经油路与液压缸相连。前述的机电一体化的滚压铆接系统中，所述的液压装置还包括与油泵相连的测试液压缸，测试液压缸的伸出端设置于夹具处；所述的扭力传感器设置在伸出端上。前述的机电一体化的滚压铆接系统中，所述的控制主机为可编程逻辑控制器PLC。前述的机电一体化的滚压铆接系统中，所述的PLC还连接有工控机，工控机用于管理工艺参数及设备异常情况显示。前述的机电一体化的滚压铆接系统中，所述的PLC与电液伺服阀之间设有伺服放大器。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果(1)本实用新型通过滚压铆接机将封盖和球销铸体滚压铆合在一起，与传统的直压式热铆接和液压式铆接相比，滚压铆接工艺是在工件表面作摆动，使工件表面的变形顺从金属自然流向，不会降低材料的缺口冲击韧性和延展性，铆后材料无折断纤维流，提高了材料的承载能力，从而完成整个端面的变形，几乎不产生冲击。因此可以显著地提高转向球销的加工质量。(2)本实用新型的液压装置经液压控制元件与PLC连接，设置在机械装置的检测传感器与PLC相连，从而形成闭环控制回路。相比开环控制，本实用新型具有响应速度较快、控制精度高的特点。作为优选，根据转向球销对扭矩(也即扭力，通过扭力计算扭矩) 的要求，检测传感器选用的是在铆接机夹具处设置一扭力传感器，按照传感器采集到的工件扭矩值的信号连续、实时地控制电液伺服阀的开度，从而控制滚压铆接机自动化加工转向球销。本实用新型在考虑零件本身公差波动较大的条件，能够将产品扭矩控制在相当小的误差范围内，满足加工一致性的要求。(3)本实用新型的主机采用可编程逻辑控制器PLC，PLC连接一工控机，工控机用于管理工艺参数及设备异常情况显示。工控机具有良好的图形界面，完整的故障诊断，给操作和维修带来了极大的方便，同时也提高了生产效率。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是闭环反馈回路的原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。实施例机电一体化的滚压铆接系统，如附图1所示，包括现有的常用滚压铆接机，滚压铆接机包括机械装置和液压装置，机械装置包括机座，设置于机座上的主轴，主轴上安装有压力传感器，主轴的下方为夹具；液压装置包括驱动滚压铆接机主轴升降的液压缸和驱动主轴旋转的液压马达，此外液压装置还包括与油泵相连的测试液压缸，测试液压缸的伸出端设置于夹具处且伸出端上安装有扭力传感器。压力传感器的信号输出端与控制主机PLC相连，控制主机PLC经D/A模块连接有电液伺服阀，电液伺服阀设置在液压缸的油路中，形成压力控制闭环回路。扭力传感器的信号输出端也与控制主机PLC相连，控制主机 PLC经D/A模块与电液伺服阀相连，并形成扭力控制闭环回路。作为优选，PLC还连接有工控机，工控机用于管理工艺参数及设备异常情况显示。与此同时，由于电液伺服阀电磁铁需要的控制电流较大而偏差控制(信号)电流较小，不足以推动电磁铁工作；且偏差信号的类型或形状都不一定能满足高性能控制的要求，因此在电液伺服阀输入端设置电液伺服阀放大器，以保证电液伺服阀的稳定运行。[0019]本实用新型的加工过程，其工作循环设计为“快进一工进一扭力闭环一停止”。(1)快进过程-液压缸活塞驱动主轴快速下降，液压马达带动主轴旋转；至主轴上的压力传感器检测到滚头与工件接触，压力传感器将信号传至PLC，PLC控制电液伺服阀开度，电液伺服阀进而减缓主轴下降速度，快进过程结束；(2)工进过程-滚头接触到工件，压力传感器实时检测滚头与工件接触的压力，但传递至PLC，PLC发出命令信号至电液伺服阀，电液伺服阀进而减缓主轴下降速度，主轴缓慢进给，此时进入压力控制闭环回路，并判断是否需要开始扭矩检测；(3)扭矩闭环-当压力传感器检测到的压力达到一定值时，测试液压缸和扭力传感器介入，测试液压缸以设定的频率动作，扭力传感器将采样有效值反馈给PLC，PLC发出命令信号至电液伺服阀，电液伺服阀调节开度以调节主轴的进给速度，此时进入扭力控制闭环回路，并判断扭矩值是否达到设定值。(4)停止-当扭力传感器检测到的扭力值达到设定值，测试液压缸停止工作，液压缸活塞快速回退、液压马达停转，加工完成。
权利要求1.机电一体化的滚压铆接系统，包括滚压铆接机，滚压铆接机包括机械装置和液压装置，机械装置包括机座，设置于机座上的主轴，主轴的下方为夹具；液压装置包括与油泵相连的驱动滚压铆接机主轴升降的液压缸和驱动主轴旋转的液压马达，其特征在于所述的机械装置设有检测传感器，检测传感器的信号输出端与控制主机相连；液压装置的液压缸油路上设置有液压控制元件，液压控制元件的信号输入端经D/A模块与控制主机相连。
2.根据权利要求1所述的机电一体化的滚压铆接系统，其特征在于，所述的检测传感器包括设置在主轴上的压力传感器和设置在夹具处的扭力传感器，压力传感器的信号输出端与控制主机连接，形成压力控制闭环回路；扭力传感器的信号输出端与控制主机连接，形成扭力控制闭环回路。
3.根据权利要求1或2所述的机电一体化的滚压铆接系统，其特征在于所述的液压控制元件为电液伺服阀，电液伺服阀的信号输入端经D/A模块与控制主机相连；检测电液伺服阀的输出端经油路与液压缸相连。
4.根据权利要求3所述的机电一体化的滚压铆接系统，其特征在于所述的液压装置还包括与油泵相连的测试液压缸，测试液压缸的伸出端设置于夹具处；所述的扭力传感器设置在伸出端上。
5.根据权利要求3所述的机电一体化的滚压铆接系统，其特征在于所述的控制主机为可编程逻辑控制器PLC。
6.根据权利要求3所述的机电一体化的滚压铆接系统，其特征在于所述的PLC还连接有工控机，工控机用于管理工艺参数及设备异常情况显示。
7.根据权利要求3所述的机电一体化的滚压铆接系统，其特征在于，所述的PLC与电液伺服阀之间设有伺服放大器。
专利摘要本实用新型公开了一种机电一体化的滚压铆接系统，本实用新型包括滚压铆接机，滚压铆接机包括机械装置和液压装置，所述的机械装置设有检测传感器，检测传感器的信号输出端与控制主机相连；液压装置的液压缸油路上设置有液压控制元件，液压控制元件的信号输入端经D/A模块与控制主机相连。本实用新型可以显著地提高转向球销的加工质量和加工效率，且具有响应速度较快、控制精度高的特点。
文档编号B21J15/28GK202174207SQ20112029174
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月11日 优先权日2011年8月11日
发明者夏春林, 徐立, 邵威 申请人:浙江大学城市学院