CN108057832B - 一种半自动化电磁铆枪缓冲与导向装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半自动化电磁铆枪缓冲与导向装置，由两个缓冲机构、两个导向机构和一个刹车机构组成；缓冲机构由缓冲器和减振弹簧组成，对半自动化电磁铆枪的后坐力进行吸收和消耗，减小后坐力对包括缓冲、导向和刹车机构在内的铆枪系统的机械撞击，延长铆枪系统使用寿命。导向机构保证半自动化电磁铆枪的轴向直线运动，避免了对缓冲器和电磁铆枪的结构损坏。刹车机构在铆接时可以固定铆接滑板，为铆接提供支持。同时，缓冲器和直线轴承分别通过螺纹连接固定到铆接卡箍和过渡板中，另一端顶在铆接滑板上，实现装置的设计简单。该缓冲与导向装置具有工作噪音低、结构紧凑的特点，便于在开敞性差的空间中实施铆接工作。

Description

一种半自动化电磁铆枪缓冲与导向装置

技术领域

本发明涉及一种电磁铆枪装置，特别是涉及一种半自动化电磁铆枪的缓冲减振和导向装置。

背景技术

在飞机装配中，传统的铆接工艺一般通过顶铁和风动铆枪来完成，即通过压缩空气驱动铆枪多次锤击铆钉使其成形，铆钉的成形质量很大程度上取决于工人的操作经验。风动铆枪操作简单、适应性强且投入资金少，是迄今为止航空航天工业制造领域主要的铆接工具。然而在新型飞机设计中，为提高飞机强度、提高疲劳寿命，大量使用了钛合金铆钉，钛合金在常温下很难发生塑性变形，传统锤铆只能采用热铆法，操作十分困难。且采用风动铆枪铆接，需要对铆钉多次打击，其铆接噪音和后坐力对工人身体造成极大伤害。

目前，和传统铆接方法相比，在铆接大直径、难成形材料铆钉时，电磁铆枪展现出极大的优势。电磁铆接加载速率高，在几百微秒内实现铆钉一次成形，避免风动铆枪多次锤击造成的材料冷作硬化和铆钉打裂的情况，是解决钛合金等难成形材料铆钉铆接难题的有效途径。此外，电磁铆接可以实现理想的干涉配合，铆接一致性高，可极大提高铆接接头的疲劳寿命，其发展前景广阔。手提式电磁铆枪设备操作简单、灵活方便，且经济成本低，但是存在铆接质量不稳定、产品残次率高、效率低下及工人承受后坐力等缺点。自动化电磁铆接设备有铆接质量一致性高，劳动强度低等优点，但是系统结构复杂，技术要求高，且设备开发周期长，成本高，在工程实际应用受到较大限制。半自动化电磁铆枪设备综合了手提式和自动化式电磁铆枪设备的优点，设备简单、成本较低，铆接质量好、效率高，且劳动强度低，因此有广泛应用前景。然而，铆接过程中，电磁铆接需产生瞬时的大电磁力来完成铆接，根据力的相互作用原理必然会同时产生巨大的后坐力，若不对其进行吸收和消耗就会对铆枪系统产生极大的撞击，严重影响铆枪系统的稳定性和使用寿命，并产生极大的工作噪音，影响工人的身体健康。因此，必须设计一种半自动化电磁铆枪的缓冲减振装置，减小甚至避免上述不利影响的发生。

发明专利CN102784874B中公开了一种用于手持式电磁铆枪缓冲减振和导向的机构。其包括一个缓冲机构和两个导向机构，缓冲机构与导向机构呈等腰三角形分布。其中，所述缓冲机构由缓冲器、减振弹簧、质量块、调整块、紧固螺母、垫圈、螺钉相互配合组成，对手提式电磁铆枪的后坐力进行吸收和消耗，达到缓冲减振的目的；每个导向机构由直线轴承、导向轴弹簧、导向轴、固定环、质量块相互配合组成，保证手提式电磁铆枪中质量块的直线位移，起到对质量块导向的作用。然而手提式电磁铆枪缓冲与导向机构中质量块的质量较小，只使用了一组缓冲机构，缓冲效果有限，且整体结构不紧凑。因此，手提式电磁铆枪缓冲与导向机构无法满足半自动化电磁铆枪对减振效果和结构体积的要求，设计一种新的适用于半自动化电磁铆枪的缓冲与导向装置十分必要。

发明内容

为了解决半自动化电磁铆枪后坐力引起铆接设备损坏的问题，本发明提出一种半自动化电磁铆枪缓冲与导向装置。该缓冲与导向装置能有效地减小后坐力对铆枪系统的撞击破坏，具有工作噪音低、结构紧凑的特点，便于在开敞性差的空间中实施铆接工作。

本发明解决其问题所采用的技术方案是:包括两个缓冲机构、两个导向机构和一个刹车机构，两缓冲机构和两导向机构位于铆枪的后部，两导向机构位于上部，两缓冲机构位于下部，两缓冲机构和两导向机构成等腰梯形分布，刹车机构位于电磁铆枪的上方；

所述缓冲机构由一对卡箍、缓冲器、减振弹簧、铆接滑板组成，弹簧套在缓冲器油缸和伸出杆之间的细杆部分，油缸外径有外螺纹与卡箍上留有的螺纹孔配合连接，伸出杆顶在铆接滑板上，两者为面接触，不作固定连接；

所述导向机构包括固定环、导向轴、直线轴承、导向轴支座、螺栓、铆接滑板和过渡板，导向轴穿过过渡板的光孔中，固定环安装在导向轴的一端，另一端穿在导向轴支座中，导向轴支座通过四个螺栓固定在铆接滑板上，直线轴承位于导向轴中，固定于过渡板的一侧；

所述刹车机构包括抱紧气缸、顶杆、直线轴承、抱紧钩板、铆接滑板，顶杆连接于抱紧气缸伸出轴端，抱紧气缸用螺钉固定于抱紧钩板的中间圆孔处，四个直线轴承固定在抱紧钩板的四个角处，铆接滑板的伸出端穿过抱紧钩板的下伸钩和顶杆之间，彼此间存在间隙。

有益效果

本发明提出一种半自动化电磁铆枪缓冲与导向装置。该装置包括两个缓冲机构、两个导向机构及一个刹车机构；每个缓冲机构由一个缓冲器和一个减振弹簧组成，对半自动化电磁铆枪的后坐力进行吸收和消耗，减小后坐力对包括缓冲、导向和刹车机构在内的铆枪系统的机械撞击，延长铆枪系统使用寿命。导向机构保证半自动化电磁铆枪的轴向直线运动，避免了对缓冲器和电磁铆枪的结构损坏。刹车机构在铆接时可以固定铆接滑板，为铆接提供支持，同时，缓冲器和直线轴承分别通过螺纹连接固定到铆接卡箍和过渡板中，另一端顶在铆接滑板上，实现缓冲与导向装置的紧凑设计。该缓冲与导向装置能有效地减小后坐力对铆枪系统的撞击破坏，具有工作噪音低、结构紧凑的特点，便于在开敞性差的空间中实施铆接工作。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种半自动化电磁铆枪缓冲与导向装置作进一步详细说明。

图1为本发明的缓冲机构示意图。

图2为本发明的导向机构示意图。

图3为本发明的刹车机构示意图。

图4为本发明半自动化电磁铆枪缓冲与导向装置示意图。

图5为本发明半自动化电磁铆枪缓冲与导向装置轴测图。

图中:

1.铆接滑板 2.缓冲器 3.电磁铆枪 4.卡箍 5.减振弹簧 6.连接角件7.滑动气缸8.Z形连接件 9.螺栓 10.支架固定螺栓 11.导向轴 12.导向轴支架13.过渡板 14.直线轴承紧固螺钉 15.直线轴承 16.卡箍螺栓 17.固定环18.抱紧盖板 19.抱紧导向轴 20.抱紧气缸 21.抱紧钩板 22.抱紧直线轴承23.抱紧固定板 24.紧固螺栓 25.铆接导向板 26.顶杆 27.导轨 28.承力板29.滑块

具体实施方式

本实施例是一种半自动化电磁铆枪缓冲与导向装置。

参阅图1～图5，本实施例半自动化电磁铆枪缓冲与导向装置，由两个缓冲机构、两个导向机构和一个刹车机构组成。其中，两个缓冲机构和两个导向机构位于电磁铆枪3的后方，两导向机构位于偏上方，两缓冲机构位于偏下方，四者呈等腰梯形分布。所述刹车机构位于电磁铆枪3的上方，用于卡住铆接滑板2，为电磁铆枪3的缓冲和导向提供支持。

缓冲机构包括铆接滑板1、缓冲器2、电磁铆枪3、卡箍4和减振弹簧5，卡箍4分为上下两部分，两部分通过卡箍螺栓16连接，卡箍两侧卡在电磁铆枪3外径上下部分的轴肩处，保证电磁铆枪3和卡箍4的紧固。卡箍4的上半部分开有螺纹孔，缓冲器3油缸处开有外螺纹，与卡箍4上的螺纹孔配合在一起，通过缓冲器3上外螺纹两端的螺母锁紧固定，保证卡箍4和缓冲器3固定在一起。缓冲器3的顶端顶在铆接滑板1的表面，两者仅为面接触，没有紧固和连接，减振弹簧5套在缓冲器2的细杆处，用于吸收能量，增强减振效果以及使铆枪系统的复位。电磁铆枪3实施铆接工作时，铆接滑板1在刹车机构的作用下处于固定状态，电磁铆枪3由于后坐力会向铆接滑板1方向移动，从而带动卡箍4和缓冲器2共同向右移动，此时缓冲器2和减振弹簧5被压缩，能量部分被缓冲器2消耗，部分被减振弹簧5吸收，且电磁铆枪3的外部有质量很大的铁块，极大增强了电磁铆枪3的缓冲减振效果。而后，包括电磁铆枪3、缓冲机构和导向机构在内的铆枪系统在减振弹簧5的作用下复位，为缓冲机构下次工作做好准备。

导向机构包括铆接滑板1、支架固定螺栓10、导向轴11、导向轴支架12、过渡板13、直线轴承紧固螺栓14、直线轴承15、固定环17。铆接滑板1中开有直径与导向轴支架12外径大小相同的孔，导向轴支架12套在铆接滑板1的孔中，并通过支架固定螺栓10与其紧固在一起。导向轴支架12具有抱紧功能，它可以将插在支架圆孔中的导向轴11抱紧，限制导向轴11的轴向移动和转动，使导向轴11与导向轴支架12和铆接滑板1固定在一起。导向轴11的另一端穿过直线轴承15和过渡板13，直线轴承15套在过渡板13的孔中，并通过直线轴承紧固螺栓14将两者固定在一起。导向轴11的伸出端套有固定环17，固定环17紧紧套在导向轴12的外径上，并贴在过渡板13的表面，限制导向轴11相对过渡板13向右的运动。铆接过程中，首先滑动气缸7伸长，顶持Z形连接件8，带动过渡板13和电磁铆枪3一起向左移动，由于导向轴11的两端分别与固定环17和导向轴支座12固定，而导向轴支座12与铆接滑板1固连，所以在气缸7的顶持作用下，Z形连接件8、过渡板13、电磁铆枪3、固定环17、导向轴11、导向轴支架12、铆接滑板1整体向左移动，使电磁铆枪3顶在铆钉处。线圈放电前，铆接滑板1在刹车机构的作用下已经被固定，从而导向轴支架12、导向轴11和固定环17都已固定，线圈放电后，电磁铆枪3和过渡板13在后坐力作用下沿着导向轴11的轴线方向向右移动，从而实现电磁铆枪的导向作用。

刹车机构包括铆接滑板1、抱紧盖板18、抱紧导向轴19、抱紧气缸20、抱紧钩板21、抱紧直线轴承22、抱紧固定板23、紧固螺栓24、铆接导向板25、顶杆26、导轨27。4根抱紧导向轴19的两端分别用螺栓固定在抱紧盖板18和抱紧固定板24上，抱紧气缸20与抱紧钩板21通过螺栓固定在一起，抱紧钩板21的四留有4个通孔，4个抱紧直线轴承22穿过该4个通孔，并通过螺栓与抱紧钩板21紧固在一起，4个抱紧直线轴承穿过4个导向轴，保证固定在一起的抱紧气缸20、抱紧钩板21和抱紧直线轴承22只能沿抱紧导向轴19的轴向方向移动。抱紧钩板21为“J”形，其下伸弯钩穿过抱紧固定板23和铆接导向板25中留有的通孔，与铆接滑板1的前伸臂搭在一起。铆接时，滑动气缸7带动包括铆接滑板1在内的铆枪整体向左移动，此时抱紧气缸20不工作，铆接滑板1的前伸臂穿过抱紧钩板21的下伸钩一直向左移动，直到电磁铆枪3的铆模顶住铆钉。此时，抱紧气缸20工作，通过伸长顶杆26，将铆接滑板1的前伸臂和抱紧钩板21的下伸钩固定在一起。线圈放电后，包括电磁铆枪3、以及缓冲机构和导向机构的部件整体向右移动，而铆接滑板1由于顶杆26的压紧力保持固定状态，从而为缓冲器2提供顶持力。

铆接过程

步骤1、顶持铆钉

电磁铆枪3以及缓冲机构和导向机构的部件整体随滑动气缸7向左运动，直到电磁铆枪3顶住铆钉。

步骤2、固定铆接滑板

抱紧气缸20通气，铆接滑板1的伸长臂在顶杆26的作用下与抱紧钩板21的下伸钩固定，保证铆接滑板1处于固定状态。

步骤3、缓冲机构和导向机构工作

线圈放电后，电磁铆枪3以及缓冲机构和导向机构整体在后坐力的作用下沿导向轴11整体轴向直线后退，缓冲器2和减振弹簧5被压缩，后坐力被消耗吸收。

步骤4、铆枪复位

电磁铆枪3以及缓冲机构和导向机构整体在减振弹簧5的回弹力作用下回复原位，为下一次铆接工作做准备。

步骤5、回复初始位置

铆接工作结束后，电磁铆枪3以及缓冲机构和导向机构整体在滑动气缸7的作用下回复到初始位置。

工程实际中，重复步骤1-步骤4即可实现连续铆接工作。

本实施例采用两组缓冲机构缓冲减振和两组导向机构导向，四者呈等腰梯形分布，使铆枪的后坐力被均匀吸收和消耗，减小了对铆枪系统的冲击，极大的增强了铆枪系统的稳定性。将缓冲器和导向轴分别放在卡箍和过渡板的通孔中，并设计一种刹车机构，在保证缓冲机构和导向机构正常工作的同时，使整个铆枪系统十分紧凑，有利于电磁铆枪在开敞性差的空间里实施铆接工作。

Claims (1)

1.一种半自动化电磁铆枪缓冲与导向装置，其特征在于:包括两个缓冲机构、两个导向机构和一个刹车机构，两缓冲机构和两导向机构位于铆枪的后部，两导向机构位于上部，两缓冲机构位于下部，两缓冲机构和两导向机构成等腰梯形分布，刹车机构位于电磁铆枪的上方；

所述缓冲机构由一对卡箍、缓冲器、减振弹簧、铆接滑板组成，减振弹簧套在缓冲器油缸和伸出杆之间的细杆部分，油缸外径有外螺纹与卡箍上留有的螺纹孔配合连接，伸出杆顶在铆接滑板上，两者为面接触，不作固定连接；

所述导向机构包括固定环、导向轴、直线轴承、导向轴支架、螺栓、铆接滑板和过渡板，导向轴穿过过渡板的光孔中，固定环安装在导向轴的一端，导向轴另一端穿在导向轴支架中，导向轴支架通过四个螺栓固定在铆接滑板上，直线轴承位于导向轴上，固定于过渡板的一侧；

所述刹车机构包括抱紧气缸、顶杆、抱紧直线轴承、抱紧钩板、铆接滑板，顶杆连接于抱紧气缸伸出轴端，抱紧气缸用螺钉固定于抱紧钩板的中间圆孔处，四个抱紧直线轴承固定在抱紧钩板的四个角处，铆接滑板的伸出端穿过抱紧钩板的下伸钩和顶杆之间，彼此间存在间隙。