本发明涉及一种基于直角坐标定位的自冲铆接装置及方法，属于自冲铆工艺技术领域。
背景技术：
自冲铆接技术是近年来快速发展的一种新的薄板材料连接技术，特别适用于轻合金、复合材料等难焊接板材，是传统点焊技术最理想的替代技术，已被越来越多于航天航空、高速列车及汽车等的白车身制造中。在目前使用的自冲铆连接技术中，都使用具有c型框架的传统自冲铆设备，其下铆模是固定的，当对同一构件连续进行铆接时需要手动移动构件，当铆接多点时，需要不断的移动构件，这样操作上比较费力且可能因为放置的不平稳而导致铆接质量差。此外，因为c型框架喉深的限制，使得传统自冲铆设备不能铆接面积较大的构件，例如大飞机机身构件，因此，传统自冲铆方法及设备仅适于铆接面积小，铆接点数量少的构件。
技术实现要素：
本发明提供了一种基于直角坐标定位的自冲铆接装置及方法，以用于解决需要人工搬动构件带来的不足。
本发明的技术方案是：一种基于直角坐标定位的自冲铆接装置，包括自冲铆枪1、自冲铆枪支撑架2、升降板3、下铆模固定装置4、升降支撑杆5、升降丝杆6、升降螺母7、升降滑动杆8、下铆模基座底板9、下铆模基座旋钮10、连杆机构11、x轴滑板12、x轴丝杆13、x轴把手14、y轴轴向导轨15、y轴把手16、y轴丝杆17、y轴滑板18和同步带19；
所述y轴轴向导轨15固定，y轴丝杆17安装在y轴轴向导轨15中，y轴滑板18放置在y轴轴向导轨15上，x轴丝杆13安装在x轴滑板12中，x轴滑板12安装在y轴滑板18上，下铆模基座底板9安装在x轴滑板12上，下铆模固定装置4在下铆模基座底板9上通过同步带19带动，升降板3通过升降支撑杆5支撑在下铆模基座底板9上，连杆机构11套在升降丝杆6上，自冲铆枪1紧固在自冲铆枪支撑架2中；
旋转下铆模基座旋钮10来带动同步带19的移动，同步带19的移动带动下铆模固定装置4来实现安装在下铆模固定装置4孔中的下铆模的移动；
转动连杆机构11的曲柄，套在铰链处的两根升降丝杆6会同步转动，与升降丝杆6构成螺旋副的升降螺母7会在x方向来回运动，升降螺母7的运动带动与其相连的升降滑动杆8在下铆模基座底板9两侧的滑动槽中来回运动，升降滑动杆8的运动又会改变套在杆上的升降支撑杆5的张开度，升降支撑杆5的张开度改变带动安装在升降板3两侧的滑动槽中的升降滑动杆8来回运动及带动升降板3的升降；
通过旋转x轴把手14使得x轴滑板12在x轴方向移动，通过旋转y轴把手16使得y轴滑板18在y轴方向移动。
所述升降支撑杆5为两组，每组两个，每个升降支撑杆5两端设有孔用于升降滑动杆8穿过，每组中的两个升降支撑杆5之间通过铆钉连接。
所述x轴滑板12安装在y轴滑板18上并通过滑台移动。
所述y轴滑板18放置在y轴轴向导轨15上并通过燕尾槽滑动。
所述y轴滑板18的上下表面分别焊有螺母，其下螺母与y轴丝杆17组成螺旋副，其上螺母与安装在x轴滑板12上的x轴丝杆13组成螺旋副。
所述螺母通过焊接固定在y轴滑板18上。
所述下铆模固定装置4下表面与下铆模基座底板9上表面平齐。
所述自冲铆枪1在下铆模基座底板9上的投影位于其中心位置处。
一种基于直角坐标定位的自冲铆接方法，所述方法步骤如下：
s1、通过转动连杆机构11的曲柄来调节升降板3在竖直方向的移动，使构件与下铆模隔开；
s2、铆接开始前，先将装有激光笔的激光笔套套在自冲铆枪1上，打开激光笔，转动下铆模基座旋钮10使得激光投射在下铆模中心；然后将待铆接构件放在升降板3上，通过旋转x轴把手14、y轴把手16使得x轴滑板12在x轴方向移动距离x，y轴滑板18在y轴方向移动距离y；经过x轴滑板12、y轴滑板18分别带动构件在x轴方向移动距离x、在y轴方向移动距离y，使得构件的待铆接点正好与激光在构件上的投射光斑重合，此时待铆接点位于自冲铆枪1正下方；
s3、通过调节下铆模基座旋钮10使同步带19带动下铆模反向移动x、y距离，让下铆模回到自冲铆枪1的正下方；
s4、自冲铆枪1、铆接点和下铆模中心在同一直线上，取下激光笔套并调节升降板3在竖直方向的移动，使下铆模与构件接触，铆接开始。
当下铆模基座旋钮10旋向相同时，通过同步带19的传动，下铆模固定装置4会带动下铆模在y轴方向移动；当下铆模基座旋钮10旋向相反时，通过同步带19的传动，下铆模固定装置4会带动下铆模在x轴方向移动。
本发明的有益效果是：本发明在铆接过程中可实现精确定位，能够对任一指定位置进行自冲铆接；能够实现对面积较大构件的自冲铆接；构件的移动通过控制x、y轴把手旋转即可，不需要人工用手去搬动构件，省工省时省力，提高了工作效率，保证了铆接质量。被铆接构件尺寸不受限制，并易于实现连续自动自冲铆接，提高了铆接效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为自冲铆枪支撑架机构示意图；
图3为激光笔套剖面示意图；
图4为用于控制升降板在竖直方向上移动的结构示意图；
图5为下铆模基座底板示意图；
图6为下铆模固定装置、同步带、下铆模基座旋钮配合俯视示意图；
图7为x轴滑板与丝杆配合示意图；
图8为y轴滑板结构示意图；
图9为y轴轴向导轨与丝杆配合示意图；
图10为下铆模固定装置结构示意图；
图11为连杆机构结构示意图；
图中，1-自冲铆枪，2-自冲铆枪支撑架，3-升降板，4-下铆模固定装置，5-升降支撑杆，6-升降丝杆，7-升降螺母，8-升降滑动杆，9-下铆模基座底板，10-下铆模基座旋钮，11-连杆机构，12-x轴滑板，13-x轴丝杆，14-x轴把手，15-y轴轴向导轨，16-y轴把手，17-y轴丝杆，18-y轴滑板，19-同步带。
具体实施方式
实施例1：如图1-图11所示，一种基于直角坐标定位的自冲铆接装置，包括自冲铆枪1、自冲铆枪支撑架2、升降板3、下铆模固定装置4、升降支撑杆5、升降丝杆6、升降螺母7、升降滑动杆8、下铆模基座底板9、下铆模基座旋钮10、连杆机构11、x轴滑板12、x轴丝杆13、x轴把手14、y轴轴向导轨15、y轴把手16、y轴丝杆17、y轴滑板18和同步带19；所述y轴轴向导轨15固定，y轴丝杆17安装在y轴轴向导轨15中，y轴滑板18放置在y轴轴向导轨15上，x轴丝杆13安装在x轴滑板12中，x轴滑板12安装在y轴滑板18上，下铆模基座底板9安装在x轴滑板12上，下铆模固定装置4在下铆模基座底板9上通过同步带19带动，升降板3通过升降支撑杆5支撑在下铆模基座底板9上，连杆机构11套在升降丝杆6上，自冲铆枪1紧固在自冲铆枪支撑架2中；旋转下铆模基座旋钮10来带动同步带19的移动，同步带19的移动带动下铆模固定装置4来实现安装在下铆模固定装置4孔中的下铆模的移动；转动连杆机构11的曲柄，套在铰链处的两根升降丝杆6会同步转动，与升降丝杆6构成螺旋副的升降螺母7会在x方向来回运动，升降螺母7的运动带动与其相连的升降滑动杆8在下铆模基座底板9两侧的滑动槽中来回运动，升降滑动杆8的运动又会改变套在杆上的升降支撑杆5的张开度（如图4所示，靠图右侧上下各有一根升降滑动杆8，位于上部的升降滑动杆8在升降板3上的滑动槽中来回运动，位于下部的升降滑动杆8在下铆模基座底板9上的滑动槽中来回运动；靠图4左侧上下部的连杆与升降板3、下铆模基座底板9分别是固定连接，即图右侧的升降滑动杆8为运动，图左侧连杆为固定），升降支撑杆5的张开度改变带动安装在升降板3两侧的滑动槽中的升降滑动杆8来回运动及带动升降板3的升降；
进一步地，可以设置所述升降支撑杆5为两组，每组两个，每个升降支撑杆5两端设有孔用于升降滑动杆8穿过，每组中的两个升降支撑杆5之间通过铆钉连接。
进一步地，可以设置所述x轴滑板12安装在y轴滑板18上并通过滑台移动。
进一步地，可以设置所述y轴滑板18放置在y轴轴向导轨15上并通过燕尾槽滑动。
进一步地，可以设置所述y轴滑板18的上下表面分别焊有螺母，其下螺母与y轴丝杆17组成螺旋副，其上螺母与安装在x轴滑板12上的x轴丝杆13组成螺旋副（当转动y轴丝杆17时，因为y轴轴向导轨15固定，所以下螺母带动y轴滑板18沿着y轴方向移动。x轴丝杆13装在x轴滑板12上，当转动x轴丝杆13时，y轴滑板18在x方向上是不能运动的，所以x轴滑板12沿着x轴方向移动。）。
进一步地，可以设置所述螺母通过焊接固定在y轴滑板18上。
进一步地，可以设置所述下铆模固定装置4下表面与下铆模基座底板9上表面平齐。
进一步地，可以设置所述自冲铆枪1在下铆模基座底板9上的投影位于其中心位置处。
一种基于直角坐标定位的自冲铆接方法，所述方法步骤如下：
s1、通过转动连杆机构11的曲柄来调节升降板3在竖直方向的移动，使构件与下铆模隔开（在铆接过程中必须确保自冲铆枪、铆接点和下铆模中心在同一直线上，其中自冲铆枪在水平方向固定，需通过调整构件和下铆模位置使自冲铆枪、铆接点和下铆模中心共线。因为铆接时下铆模的上表面要与构件下表面相接触，在调整下铆模位置时其会带动构件移动，因此在调整下铆模位置前要将承载构件的升降板3升起，使构件与下铆模隔开。通过转动连杆机构11的曲柄来调节升降板3在竖直方向的移动，使构件与下铆模隔开）；
s2、铆接开始前，先将装有激光笔的激光笔套套在自冲铆枪1上，打开激光笔，转动下铆模基座旋钮10使得激光投射在下铆模中心；然后将待铆接构件放在升降板3上，通过旋转x轴把手14、y轴把手16使得x轴滑板12在x轴方向移动距离x，y轴滑板18在y轴方向移动距离y；经过x轴滑板12、y轴滑板18分别带动构件在x轴方向移动距离x、在y轴方向移动距离y，使得构件的待铆接点正好与激光在构件上的投射光斑重合，此时待铆接点位于自冲铆枪1正下方；
s3、通过调节下铆模基座旋钮10使同步带19带动下铆模反向移动x、y距离，让下铆模回到自冲铆枪1的正下方（因在调整构件位置的同时下铆模固定装置4也在带动下铆模移动，使下铆模偏离自冲铆枪正下方x、y距离）；
s4、自冲铆枪1、铆接点和下铆模中心在同一直线上，取下激光笔套并调节升降板3在竖直方向的移动，使下铆模与构件接触，铆接开始。
进一步地，当下铆模基座旋钮10旋向相同时，通过同步带19的传动，下铆模固定装置4会带动下铆模在y轴方向移动；当下铆模基座旋钮10旋向相反时，通过同步带19的传动，下铆模固定装置4会带动下铆模在x轴方向移动。
对于下铆模基座机构，下铆模放在下铆模固定装置4的孔（下铆模上表面与下铆模固定装置4上表面平齐）中。该机构上装有齿形同步带，由于皮带不打滑，按照如图6所示的布置，旋转下铆模基座旋钮10（2个）来带动同步带的移动继而通过带动下铆模固定装置4来实现下铆模的移动。对下铆模基座联动原理进行分析：△x=（△a-△b）/2，△y=（△a+△b）/2，其中△a、△b分别表示两个同步带移动的距离，△x、△y分别表示下铆模固定装置4在x、y方向的移动距离。当下铆模基座的两个旋钮10旋向相同时，通过同步带的传动，下铆模固定装置4会带动下铆模在y轴方向移动，当下铆模基座的两个旋钮10旋向相反时，通过同步带的传动，下铆模固定装置4会带动下铆模在x轴方向移动。通过适当的调节下铆模基座旋钮10（2个）的旋向和旋转刻度即可实现下铆模在一定空间内的任意移动。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。