一种无头铆钉双侧加载磁脉冲铆接装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种无头铆钉双侧加载磁脉冲铆接装置，其特征在于：包括手轮(1)、调节螺柱(2)、框架横梁(3)、框架纵梁(4)、竖楔块(5)、导套(6)、横楔块(7)、弹簧座(8)、螺栓(9)、弹簧(10)、铆模(11)、横楔块支承座(12)、底座(13)、线圈座导向杆(14)、线圈座(15)、线圈(16)、驱动片(17)、驱动片座(18)、整流器(19)、电阻(20)、开关(21)、变压器(22)、电容(23)、铆模座(24)、铆模座压条(25)、横楔块主体(26)，本发明无头铆钉电磁铆接装置只利用一个线圈放电，将通过两对楔块机构将驱动片的竖直方向运动转化为铆模的水平方向运动，在横楔块上设置弹簧复位机构，能够通过旋转手轮调节两个铆模的间距，以适应不同长度的铆钉，具有结构简单，成本较低，操作方便的优点。
【专利说明】
一种无头铆钉双侧加载磁脉冲铆接装置
技术领域
[OO01 ]本发明涉及一种电磁铆接技术，特别涉及一种无头铆钉双侧加载磁脉冲铆接装置。
【背景技术】
[0002]铆接工艺是当前飞机结构的主要连接方法之一，其操作简便、连接强度稳定可靠。电磁铆接中铆枪产生的冲击力对铆钉的加载速率极高，可在钉杆与被铆接夹层的孔壁间形成均匀的干涉量，从而延长接头寿命;且其质量稳定、成本低，已在空客A380等飞机上得到应用。无头铆钉是一种没有铆钉头的实心圆杆干涉铆钉。无头铆钉是铆接过程是从两侧施加大小相等，方向相反的载荷，使其在被连接件两侧各形成一个镦头。相比于传统半圆头铆钉连接，无头铆钉连接干涉量较为均匀，能实现理想的干涉配合，因此疲劳寿命较长，且由于无头铆接两侧都为镦头，不存在半圆头铆钉在轴向载荷工况下出现钉头剪切破坏的情况，因此拉脱强度也高于半圆头铆钉。因此，应用电磁铆接技术的无头铆钉铆接连接性能十分优异。
[0003]传统无头铆钉电磁铆接设备需要在被铆接件两侧分别设置一个电磁铆接装置，可分为大型钻铆设备和手持铆枪无头铆钉铆接装置两种。大型钻铆装置价格高昂，占地面积大，不适合单件小批量生产;手持式无头铆接装置的典型结构如申请发明CN102527905A采用的无头铆钉铆接装置，需要在被铆接件两侧设置两把完全相同的电磁铆枪，因此铆接过程需要两人协同完成。应用到实际生产中设备投入较大、人工成本较高，且操作较为复杂。因此发明一种结构简单，成本低，能够单人操作的无头铆钉电磁铆接装置意义重大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种基于电磁铆接具有高连接强度、均匀干涉量的无头铆钉铆接装置。在本发明所提供的无头铆钉电磁铆接装置中，通过两对楔块将驱动片的竖直方向运动转化为两侧铆模的水平方向运动，从两侧向无头铆钉加载，使铆钉顶杆具有相对均匀的干涉量。
[0005]本发明所采取的技术方案提供了一种无头铆钉双侧加载磁脉冲铆接装置，由其特征在于:手轮、调节螺柱、框架横梁、框架纵梁、竖楔块、导套、横楔块、弹簧座、螺栓、弹簧、铆模、横楔块支承座、底座、线圈座导向杆、线圈座、线圈、驱动片、驱动片座、整流器、电阻、开关、变压器、电容、铆模座、铆模座压条，横楔块主体，其中:
[0006]框架横梁中间开有尺寸为M80的螺纹孔，用以容纳调节螺柱，螺纹孔两侧开有线圈座导向孔，用于容纳线圈座导向杆，
[0007]框架纵梁通过螺栓与框架横梁相连接，其上开有矩形导向槽，用于容纳竖楔块5上的导向块。
[0008]框架纵梁中间开有矩形通孔，横楔块支承座插入其中并通过螺栓紧固。框架纵梁下部通过螺栓与底座相连。
[0009]驱动片通过螺栓与驱动片座相连，驱动片座两侧通过螺栓连接竖楔块，横楔块7与竖楔块的斜面相接触，用以传递驱动片上的磁压力。
[0010]导套由三个独立的板件通过螺栓连接而成，其内部宽度和高度与横楔块相同，用于容纳横楔块，导套下端与横楔块支承座通过螺栓连接，当竖楔块推压横楔块，迫使横楔块水平运动时，导套用以限制横楔块的运动自由度，使两侧横楔块只能沿水平方向相向运动运动。
[0011 ]横楔块由横楔块主体、铆模座、铆模、铆模座压条组成，铆模座压条通过螺栓与横楔块主体相连接，铆模座被压紧在二者之间，从而位置被固定，铆模和铆模座通过螺纹连接。横楔块主体的一侧开有螺纹孔，用以连接螺栓，当铆接完成后，横楔块7在弹簧张力下复位，同时横楔块推动竖楔块及驱动片座回到初始位置。
[0012]复位机构由螺栓、弹簧、弹簧座组成，螺栓一端与横楔块上的螺纹孔相连，螺栓头与弹簧座相接触，弹簧安装于框架纵梁与弹簧座之间，用于提供使铆接机构复位的张力，弹簧与弹簧座、框架纵梁接触的位置均加工有凹坑，防止弹簧发生径向移动。
[0013]手轮通过平键与调节螺柱相连接，顺时针转动手轮时，调节螺柱向下运动，推动线圈座、线圈、驱动片及驱动片座向下运动。
[0014]放电电路由整流器、电阻、开关、变压器、电容、线圈组成，变压器次级线圈与整流器、电阻、电容串联，线圈与电容并联，线圈并联支路中串接有开关。
[0015]进一步地，线圈座导向杆一端通过过盈配合与线圈座上的孔相连，另一端插入框架横梁上的导向孔，使线圈座只能沿上下运动。
[0016]进一步地，竖楔块和横楔块通过斜面相接触，斜面将竖楔块的竖直方向运动转化为横楔块的水平方向运动。
[0017]进一步地，线圈由截面为2mmX 1mm的紫铜带绕制而成，紫铜带间用绝缘胶带进行绝缘，铜带外侧涂覆环氧树脂和凝固剂，凝固后切削加工成矩形，并在上表面钻削加工出用于连接线圈座的螺纹盲孔，通过螺栓与线圈座相连。
[0018]进一步地，竖楔块一侧设置有凸块，宽度与框架纵梁上的导向槽相同，用于限制竖楔块的自由度，当机构组装好后，两个竖楔块只能沿导向槽上下运动。
[0019]本发明还提供了一种基于磁脉冲铆接的无头铆钉双向加载铆接方法，其特征在于包括如下步骤:
[0020]步骤I，将无头铆钉放入板料上预制的铆钉孔，调整被铆接件的位置，使铆钉两端对准铆模凹坑，并用夹具夹紧。
[0021]步骤2，顺时针转动手轮，使调节螺柱向下运动，推动线圈座和线圈向下运动，线圈推动驱动片、驱动片座、竖楔块向下运动，与竖楔块通过斜面接触的横楔块克服弹簧张力，并水平运动，使两侧铆模将铆钉顶紧。
[0022]步骤3，交变电压经过升压变压器进行升压，根据被铆接铆钉的直径、长度及材质的不同，升压后的电压也相应的不同。
[0023]步骤4、闭合开关，使电容放电。由于线圈中电流剧烈变化，产生感应磁场，而感应磁场又在驱动片中激发出电流并产生感应磁场，两磁场产生强大的斥力并推动驱动片、驱动片座和竖楔块向下运动，竖楔块通过斜面将力传递给横楔块，横楔块克服弹簧张力向中间运动，完成无头铆钉的铆接；
[0024]步骤5、放电结束后，铆接机构在弹簧的张力作用下复位。
[0025]步骤6、逆时针转动手轮，使调节螺柱上升，弹簧张力推动横楔块向两侧运动，松开夹具，取出被铆接件。
[0026]本发明的有益效果在于:
[0027]与传统无头铆钉铆接设备相比，本发明无头铆钉电磁铆接装置只利用一个线圈放电，将通过两对楔块机构将驱动片的竖直方向运动转化为铆模的水平方向运动，在横楔块上设置弹簧复位机构，能够通过旋转手轮调节两个铆模的间距，以适应不同长度的铆钉，具有结构简单，成本较低，操作方便的优点。
【附图说明】
[0028]图1为无头铆钉铆接装置的正二测视图；
[0029]图2为无头铆钉铆接装置的剖面图；
[0030]图3为无头铆钉铆接装置铆接前铆钉顶紧的剖面图；
[0031 ]图4为无头铆钉铆接装置铆接完成时刻的剖面图；
[0032]图5为横楔块的正二测视图；
[0033]图6为被铆接件铆接前的剖面图；
[0034]图7为被铆接件铆接后的剖面图。
[0035]图中1-手轮，2-调节螺柱，3-框架横梁，4-框架纵梁，5-竖楔块，6_导套，7_横楔块，
8-弹簧座，9-螺栓，I O-弹簧，11-铆模，12-横楔块支承座，13-底座，14-线圈座导向杆，15-线圈座，16-线圈，17-驱动片，18-驱动片座，19-整流器，20-电阻，21-开关，22-变压器，23-电容，24-铆模座，25-铆模座压条，
【具体实施方式】
[0036]以下将结合附图1-7对本发明的技术方案进行详细说明。
[0037]如图1-2所示，该实施例中提供了一种无头铆钉双侧加载磁脉冲铆接装置，包括手轮1、调节螺柱2、框架横梁3、框架纵梁4、竖楔块5、导套6、横楔块7、弹簧座8、螺栓9、弹簧1、铆模11、横楔块支承座12、底座13、线圈座导向杆14、线圈座15、线圈16、驱动片17、驱动片座18、整流器19、电阻20、开关21、变压器22、电容23、铆模座24、铆模座压条25。
[0038]具体的，如图2所示，变压器将工业电压380v升高至100v以上，整流器19将升高后的变压整流为直流，经过电阻2的作用充电回路中电流降低，直流电压对电容充电，当开关闭合瞬间，电容器23对线圈16进行放电，完成放电部分。
[0039]框架横梁3中间开有尺寸为M80的螺纹孔，用以容纳调节螺柱2，螺纹孔两侧开有线圈座导向孔，用于容纳线圈座导向杆14，线圈16通过螺栓与线圈座15相连。
[0040]框架纵梁4通过螺栓与框架横梁3相连接，其上开有矩形导向槽，用于容纳竖楔块的导向块。
[0041]框架纵梁4中间开有矩形通孔，横楔块支承座12插入其中并通过螺栓紧固。框架纵梁4下部通过螺栓与底座13相连。
[0042]驱动片17通过螺栓与驱动片座18相连，驱动片座18两侧通过螺栓连接竖楔块5，横楔块7与竖楔块5的斜面相接触，用以传递驱动片17上的磁压力。
[0043]导套6由三个独立的板件通过螺栓连接而成，其内部宽度和高度与横楔块相同，用于容纳横楔块，导套6下端与横楔块7支承座通过螺栓连接，当竖楔块推压横楔块，迫使横楔块水平运动时，导套用以限制横楔块7的运动自由度，使两侧横楔块7只能沿水平方向相向
、一一 X.、一一 X.?动；?动。
[0044]导套6下端与横楔块7支承座通过螺栓连接，用以限制横楔块7的自由度，使横楔块7只能沿水平方向运动。
[0045]横楔块7由横楔块主体26、铆模座24、铆模11、铆模座压条25组成，铆模座压条25通过螺栓与横楔块主体26相连接，铆模座24被压紧在二者之间，从而位置被固定，铆模11和铆模座24通过螺纹连接。当被铆接板料位置已固定，铆模24高度不合适时，可旋开铆模座压条紧固螺栓对铆模座24高度进行调节。横楔块7的一侧开有螺纹孔，用以连接螺栓，当铆接完成后，横楔块7在弹簧张力下复位，同时横楔块7推动竖楔块5及驱动片座18回到初始位置。
[0046]复位机构由螺栓9、弹簧10、弹簧座8组成，螺栓9一端与横楔块7上的螺纹孔相连，螺栓头与弹簧座8相接触，弹簧10安装于框架纵梁4与弹簧座8之间，用于提供使铆接机构复位的张力，弹簧10与弹簧座8、框架纵梁4接触的位置均加工有凹坑，防止弹簧10发生径向移动。
[0047]手轮I通过平键与调节螺柱2相连接，顺时针转动手轮I时，调节螺柱2向下运动，推动线圈座15、线圈16、驱动片17及驱动片座18向下运动。铆接不同长度的铆钉时，可通过旋转手轮I使两侧铆模11顶紧铆钉。
[0048]放电电路由整流器19、电阻20、开关21、变压器22、电容23、线圈16组成，变压器22次级线圈与整流器19、电阻20、电容23串联，线圈16与电容23并联，线圈并联支路中串接有开关21。
[0049]可通过更换不同尺寸的铆模11铆接不同直径的铆钉。
[0050]采用上述装置进行无头铆钉的铆钉时，其过程在于包括如下步骤:
[0051 ]步骤I，将无头铆钉放入板料上预制的铆钉孔，调整被铆接件的位置，使铆钉两端对准铆模凹坑，并用夹具夹紧。
[0052]步骤2，顺时针转动手轮I，使调节螺柱2向下运动，推动线圈座15和线圈16向下运动，线圈16推动驱动片17、驱动片座18、竖楔块5向下运动，与竖楔块5通过斜面接触的横楔块7克服弹簧10张力，并水平运动，使两侧铆模11将铆钉顶紧。
[0053]步骤3，交变电压经过升压变压器22进行升压，根据被铆接铆钉的直径、长度及材质的不同，升压后的电压也相应的不同。
[0054]步骤4、闭合开关21，使电容23放电。由于线圈16中电流剧烈变化，产生感应磁场，而感应磁场又在驱动片中激发出电流并产生感应磁场，两磁场产生强大的斥力并推动驱动片17、驱动片座18和竖楔块5向下运动，竖楔块5通过斜面将力传递给横楔块7，横楔块7克服弹簧10张力向中间运动，完成无头铆钉的铆接，由于斜面与水平面间夹角为45°，设竖楔块的位移为h，根据三角函数的关系，横楔块的水平方向位移为h/tan45°，即为h。
[0055]步骤5、放电结束后，铆接机构在弹簧10的张力作用下复位。
[0056]步骤6、逆时针转动手轮，使调节螺柱上升，弹簧张力推动横楔块7向两侧运动，松开夹具，取出被铆接件。
【主权项】
1.一种无头铆钉双侧加载磁脉冲铆接装置，其特征在于:包括手轮(I)、调节螺柱(2)、框架横梁(3)、框架纵梁(4)、竖楔块(5)、导套(6)、横楔块(7)、弹簧座(8)、螺栓(9)、弹簧(10)、铆模(11)、横楔块支承座(12)、底座(13)、线圈座导向杆(14)、线圈座(15)、线圈(16)、驱动片(17)、驱动片座(18)、整流器(19)、电阻(20)、开关(21)、变压器(22)、电容(23)、铆模座(24)、铆模座压条(25)、横楔块主体(26)，其中: 框架横梁(3)中间开有螺纹孔，用以容纳调节螺柱(2)，螺纹孔两侧开有线圈座导向孔，用于容纳线圈座导向杆(14)； 框架纵梁(4)通过螺栓与框架横梁(3)相连接，其上开有矩形导向槽，用于容纳竖楔块的导向块； 框架纵梁(4)中间开有矩形通孔，横楔块支承座(12)插入其中并通过螺栓紧固；框架纵梁(4)下部通过螺栓与底座(13)相连； 驱动片(17)通过螺栓与驱动片座(18)相连，驱动片座(18)两侧通过螺栓连接竖楔块(5)，横楔块(7)与竖楔块(5)的斜面相接触，用以传递驱动片(17)上的磁压力； 导套(6)由三个独立的板件通过螺栓连接而成，其内部宽度和高度与横楔块相同，用于容纳横楔块，导套(6)下端与横楔块(7)支承座通过螺栓连接，当竖楔块推压横楔块，迫使横楔块水平运动时，导套用以限制横楔块(7)的运动自由度，使两侧横楔块(7)只能沿水平方向相向运动运动； 横楔块由横楔块主体(26)、铆模座(24)、铆模(II)、铆模座压条(25)组成，铆模座压条(25)通过螺栓与横楔块主体(26)相连接，铆模座(24)被压紧在二者之间，从而位置被固定，铆模(11)和铆模座(24)通过螺纹连接;横楔块(7)的一侧开有螺纹孔，用以连接螺栓，当铆接完成后，横楔块(7)在弹簧张力下复位，同时横楔块(7)推动竖楔块(5)及驱动片座(18)回到初始位置； 复位机构由螺栓(9)、弹簧(1)、弹簧座(8)组成，螺栓(9) 一端与横楔块(7)上的螺纹孔相连，螺栓头与弹簧座(8)相接触，弹簧(10)安装于框架纵梁(4)与弹簧座(8)之间，用于提供使铆接机构复位的张力，弹簧(10)与弹簧座(8)、框架纵梁(4)接触的位置均加工有凹坑，防止弹簧(10)发生径向移动； 手轮(I)通过平键与调节螺柱(2)相连接，当顺时针转动手轮(I)时，调节螺柱(2)向下运动，推动线圈座(15)、线圈(16)、驱动片(17)及驱动片座(18)向下运动； 放电电路由整流器(19)、电阻(20)、开关(21)、变压器(22)、电容(23)、线圈(16)组成，变压器(22)次级线圈与整流器(19)、电阻(20)、电容(23)串联，线圈(16)与电容(23)并联，线圈并联支路中串接有开关(21)。2.根据权利要求1所述的无头铆钉电磁铆接装置，其特征在于:线圈座导向杆(14)一端通过过盈配合与线圈座(15)上的孔相连，另一端插入框架横梁上的导向孔，使线圈座(15)只能沿上下运动。3.根据权利要求1所述的无头铆钉电磁铆接装置，其特征在于:竖楔块(5)和横楔块(7)通过斜面相接触，斜面将竖楔块(5)的竖直方向运动转化为横楔块(7)的水平方向运动。4.根据权利要求1所述的无头铆钉电磁铆接装置，其特征在于:线圈由截面为2mmX1mm的紫铜带绕制而成，紫铜带间用绝缘胶带进行绝缘，铜带外侧涂覆环氧树脂和凝固剂，凝固后切削加工成矩形，并在上表面钻削加工出用于连接线圈座的螺纹盲孔，通过螺栓与线圈座(15)相连。5.根据权利要求1所述的无头铆钉电磁铆接装置，其特征在于:竖楔块(5)—侧设置有凸块，宽度与框架纵梁上的导向槽相同，用于限制竖楔块(5)的自由度，当机构组装好后，两个竖楔块(5)只能沿导向槽上下运动。6.—种无头铆钉双侧加载磁脉冲铆接装置，其特征在于包括如下步骤: 步骤I，将无头铆钉放入板料上预制的铆钉孔，调整被铆接件的位置，使铆钉两端对准铆模凹坑，并用夹具夹紧； 步骤2，顺时针转动手轮(I)，使调节螺柱(2)向下运动，推动线圈座(15)和线圈(16)向下运动，线圈(16)推动驱动片(17)、驱动片座(18)、竖楔块(5)向下运动，与竖楔块(5)通过斜面接触的横楔块(7)克服弹簧(10)张力，并水平运动，使两侧铆模(11)将铆钉顶紧； 步骤3，交变电压经过升压变压器(22)进行升压，根据被铆接铆钉的直径、长度及材质的不同，升压后的电压也相应的不同； 步骤4、闭合开关(21)，使电容(23)放电；由于线圈(16)中电流剧烈变化，产生感应磁场，而感应磁场又在驱动片(17)中激发出电流并产生感应磁场，两磁场产生强大的斥力并推动驱动片(17)、驱动片座(18)和竖楔块(5)向下运动，竖楔块(5)通过斜面将力传递给横楔块(7)，横楔块(7)克服弹簧(10)张力向中间运动，完成无头铆钉的铆接； 步骤5、放电结束后，铆接机构在弹簧(10)的张力作用下复位； 步骤6、逆时针转动手轮(I)，使调节螺柱(2)上升，弹簧张力推动横楔块(7)向两侧运动，松开夹具，取出被铆接件。
【文档编号】B21J15/24GK105903884SQ201610527190
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年7月6日
【发明人】崔俊佳, 齐麟, 李光耀, 孙光永
【申请人】湖南大学