CN108787985A - 一种手持式电磁自冲铆接装置及铆接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手持式电磁自冲铆接装置，所述铆枪外壳的上部为敞口状，所述电磁线圈固定安装在铆枪外壳内，所述后盖固定盖置在铆枪外壳上部的敞口处，所述橡胶垫固定夹置在后盖与电磁线圈之间，铆枪外壳的下部设置呈导向筒，所述放大器的下部设置呈导向柱，该导向柱活动插置在铆枪外壳的导向筒内，所述弹簧套置在放大器外侧，弹簧的下端部抵靠在铆枪外壳的内壁上，弹簧的上端部抵靠在放大器上，所述驱动片固定安装在放大器的上端部，并与电磁线圈相贴合，所述冲头固定安装在导向柱的下端部上，本发明优点是：具有铆接效果好、效率高以及易于控制等优点；实现铆接力在系统内部抵消，铆接安全可靠。

Description

一种手持式电磁自冲铆接装置及铆接方法

技术领域

本发明涉及铆接装置方法的技术领域，更具体地说是涉及电磁铆接装置及方法的技术领域。

背景技术

铆接技术是采用一个铆钉连接两个或多个部件的方法，它具有操作简便，连接强度可靠和无污染等优点。电磁铆接是采用电磁力加载的一种铆接工艺，它与传统铆接相比具有接头强度高、干涉量均匀和工作效率高等优点，目前在航空航天领域有较为广泛的应用。传统铆接技术必须先对铆接材料进行预冲孔，再用铆钉进行连接，工艺复杂、效率低且不易实现自动化。自冲铆接技术是采用液压或伺服电机的加载方式冲压半空心铆钉，通过铆钉穿刺连接板料后钉腿的扩张形成互锁结构，从而达到连接效果的一种连接工艺。它具有无需预先钻孔、接头强度可靠、效率高、环境污染小等特点。可以用于铝镁、复合材料和高强度钢等异种轻型材料之间的连接，适应预加工、预涂层、粘接和密封件的各种表面状态的要求；使生产的灵活性增加，显著提高了工作效率，连接体具备工程所需的优异性能。因此，采用了电磁铆接原理的电磁自冲铆接技术连接性能十分优异。

随着中国制造2025的推进以及对自动化生产下高生产效率的需求，传统的自冲铆接装置体积较大、不易于与机械臂连接。随着对生产要求的提高发现以往的电磁自冲铆接装置仍然存在许多不足,如专利申请CN 101817056 25虽然是由电磁力作为驱动力的手持式自冲铆接装置，但该装置只适用于一种尺寸铆钉，使用局限性较大，并且该设备驱动装置与连接装置分离，操作性不好；同时，该装置忽略了凹模与铆钉对心的巨大难点，铆钉凹模独立式设计并不能使铆接后坐力抵消，以手来提供铆接反作用力是很难实现的。因此，优化设备结构，设计一种新型自冲铆接装置，使其进一步经济化、小型化、柔性化，将是未来的发展趋势。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述之不足而提供一种能够方便快捷地实现电磁自冲铆接，可用于异种材料板的连接，无需预先打孔；能实现凹模和铆钉准确对心，铆接质量好；铆接力在装置内相互抵消，操作简单安全，对外界无伤害；用以解决目前自冲铆接技术存在的工艺复杂、接头质量差以及难以实现自动化等问题，同时用以解决目前电磁自冲铆接装置存在的对心难、作用力无法抵消和操作要求高等问题的手持式电磁自冲铆接装置及铆接方法。

本发明为了解决上述技术问题而采用的技术解决方案如下：

一种手持式电磁自冲铆接装置，它由电磁铆接装置和电磁自冲铆枪组成，所述电磁铆接装置由开关、整流器、电容和变压器组成，所述电磁自冲铆枪由后盖、橡胶垫、电磁线圈、驱动片、弹簧、铆枪外壳、放大器、冲头、导向环、凹模、C型架、螺母和螺栓组成，所述变压器的次级线圈与整流器和电容串联电连接，所述电磁线圈与电容并联电连接，所述开关串联在电磁线圈的并联支路中，所述铆枪外壳的上部为敞口状，所述电磁线圈固定安装在铆枪外壳内，所述后盖固定盖置在铆枪外壳上部的敞口处，所述橡胶垫固定夹置在后盖与电磁线圈之间，铆枪外壳的下部设置呈导向筒，所述放大器的下部设置呈导向柱，该导向柱活动插置在铆枪外壳的导向筒内，所述弹簧套置在放大器外侧，弹簧的下端部抵靠在铆枪外壳的内壁上，弹簧的上端部抵靠在放大器上，所述驱动片固定安装在放大器的上端部，并与电磁线圈相贴合，所述冲头固定安装在导向柱的下端部上，所述导向环固定安装在导向筒的下端部内，冲头活动卡置在导向环内，所述凹模安装在C型架上，在该C型架上开设有导向孔，C型架通过导向孔活动套置在铆枪外壳的导向筒上，在铆枪外壳上开设有第一调节孔，在C型架的两侧部分别开设有第二调节孔，所述螺栓分别穿置在第一调节孔和第二调节孔内，所述螺母旋置在位于C型架下方的螺栓上。

在所述后盖上设置有手柄，在后盖和橡胶垫上分别开设有相对应的中心通孔，在后盖和橡胶垫的边缘处分别开设有相对应的矩形通孔，电磁线圈的接线柱分别从中心通孔和矩形通孔穿出，并与电容并联电连接，在铆枪外壳上部的内侧壁上开设有环形凹槽，所述电磁线圈固定安装在该环形凹槽内。

它还包括有定位套筒，在放大器的上部设置有锥台面，所述定位套筒固定安装在铆枪外壳内，所述弹簧的下端部固定卡置在定位套筒内，上端部抵靠在放大器的锥台面上。

在所述C型架上开设有凹槽，所述凹模卡置在该凹槽内，所述凹模的上表面与C型架的端面相平齐，在C型架上开设有与凹槽相连通的通孔。

所述导向环为磁性材质。

在所述导向柱的底部开设有螺纹孔，在冲头上部的外侧壁上设置有外螺纹，冲头通过其外螺纹旋置在导向柱的螺纹孔内。

所述驱动片为驱动线圈。

一种手持式电磁自冲铆接装置的铆接方法，其铆接方法如下：

（1）、将铆钉放置于导向环中，将需要铆接的板材放置在凹模处的C型架上，旋转螺母调节C型架的位置，将板材夹紧在导向筒与凹模之间；

（2）、将变压器的初级线圈与电源电连接，通过变压器将交流工业用电进行升压，升压后的高压交流电通过整流器给电容充电，根据需要铆接板材的厚度调节电容的放电能量；

（3）、闭合开关，电容通过电磁线圈放电，电磁线圈由于电流的急剧增加产生脉冲感应磁场，感应磁场使得驱动片产生感生电流并产生感应磁场，两磁场间的洛伦兹力推动驱动片以及放大器整体下压，将动能传递给冲头冲击铆钉对板材进行铆接；

（4）、铆接动作结束后放大器由于弹簧的弹力回到初始位置，并与电磁线圈压紧，松开螺母，调节C型架的位置，取出铆接好的板材，完成板材的铆接。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：与传统手持式自冲铆接装置相比，本发明所提供的铆接装置采用电磁力加载，具有铆接效果好、效率高以及易于控制等优点；通过更换后盖结构与机械臂连接，能够实现自动化控制；与已有手持式电磁自冲铆接装置相比，本发明能够实现铆钉与凹模的准确对心，大大地提高了铆接效率并且提高了结构质量可靠性，同时能够实现铆接力在系统内部抵消，铆接安全可靠；通过更换冲头、导向环和凹模，并通过调节C型架位置，能够实现不同板厚以及不同铆钉尺寸的铆接要求，装置更加柔性化。

附图说明

图1为本发明的主视剖面图；

图2为图1中电磁自冲铆枪的左视结构示意图；

图3为本发明的立体剖视图。

具体实施方式

由图1、图2和图3所示，一种手持式电磁自冲铆接装置，它由电磁铆接装置1和电磁自冲铆枪2组成，所述电磁铆接装置1由开关3、整流器4、电容5和变压器6组成，所述电磁自冲铆枪2由后盖9、橡胶垫10、电磁线圈11、驱动片12、弹簧13、铆枪外壳25、放大器26、冲头17、导向环18、凹模20、C型架21、螺母23、螺栓24和定位套筒14组成，所述变压器6的次级线圈与整流器4和电容5串联电连接，所述电磁线圈11与电容5并联电连接，所述开关3串联在电磁线圈11的并联支路中。所述铆枪外壳25的上部为敞口状，所述电磁线圈11固定安装在铆枪外壳25内，所述后盖9固定盖置在铆枪外壳25上部的敞口处，所述橡胶垫10固定夹置在后盖9与电磁线圈11之间，橡胶垫10用以缓冲放电时铆接力的反作用力以及填充加工间隙，在所述后盖9上设置有手柄8，还可将手柄8替换为螺柱，从而使得电磁自冲铆枪2可与机械臂进行连接。电磁线圈11的具体安装方式和与电容5的具体电连接方式如下：在后盖9和橡胶垫10上分别开设有相对应的中心通孔34，在后盖9和橡胶垫10的边缘处分别开设有相对应的矩形通孔35，电磁线圈11的接线柱36分别从中心通孔34和矩形通孔35穿出，并与电容5并联电连接，在铆枪外壳25上部的内侧壁上开设有环形凹槽30，所述电磁线圈11固定安装在该环形凹槽30内。铆枪外壳25的下部设置呈导向筒15，所述放大器26的下部设置呈导向柱16，该导向柱16活动插置在铆枪外壳25的导向筒15内，所述弹簧13套置在放大器26外侧，弹簧13的下端部抵靠在铆枪外壳25的内壁上，弹簧13的上端部抵靠在放大器26上。弹簧13的具体安装方式如下：在放大器26的上部设置有锥台面31，所述定位套筒14固定安装在铆枪外壳25内，所述弹簧13的下端部固定卡置在定位套筒14内，上端部抵靠在放大器26的锥台面31上。所述驱动片12为驱动线圈，该驱动片12固定安装在放大器26的上端部，并与电磁线圈11相贴合，驱动片12的面积较电磁线圈11小，以使得驱动片12能够完全包含在电磁线圈11的磁场内。所述冲头17固定安装在导向柱16的下端部上，冲头17可按如下方式进行固定安装：在所述导向柱16的底部开设有螺纹孔33，在冲头17上部的外侧壁上设置有外螺纹，冲头17通过其外螺纹旋置在导向柱16的螺纹孔33内。所述导向环18固定安装在导向筒15的下端部内，冲头17活动卡置在导向环18内，所述导向环18可采用磁性材质，以便在铆接时可对铆钉19进行吸附固定。所述凹模20安装在C型架21上，并可按如下方式进行安装：在C型架21上开设有凹槽37，凹模20卡置在该凹槽37内。所述凹模20的上表面与C型架21的端面相平齐，在C型架21上开设有与凹槽20相连通的通孔32，通孔32用于更换凹模20以及清理凹槽37其中可能存在的碎屑。在所述C型架21上开设有导向孔27，C型架21通过导向孔27活动套置在铆枪外壳25的导向筒15上，在铆枪外壳25上开设有第一调节孔28，在C型架21的两侧部分别开设有第二调节孔29，所述螺栓24分别穿置在第一调节孔28和第二调节孔29内，所述螺母23旋置在位于C型架21下方的螺栓24上。

一种手持式电磁自冲铆接装置的铆接方法，其铆接方法如下：

（1）、将铆钉19放置于导向环18中，将需要铆接的板材22放置在凹模20处的C型架21上，旋转螺母23调节C型架21的位置，将板材22夹紧在导向筒15与凹模20之间；

（2）、将变压器6的初级线圈与电源7电连接，通过变压器6将交流工业用电进行升压，将交流工业用电升压至1000V以上，升压后的高压交流电通过整流器4给电容5充电，根据需要铆接板材22的厚度调节电容5的放电能量；

（3）、闭合开关3，电容5通过电磁线圈11放电，电磁线圈11由于电流的急剧增加产生脉冲感应磁场，感应磁场使得驱动片10产生感生电流并产生感应磁场，两磁场间的洛伦兹力推动驱动片10以及放大器26整体下压，将动能传递给冲头17冲击铆钉19对板材22进行铆接；

在铆接过程中凹模20受到的铆接力传递到C型架21，并通过螺栓24传递到铆枪外壳25，电磁线圈11受到的铆接反作用力通过橡胶垫10减震传递到后盖9，铆枪外壳25与后盖9通过螺栓24实现铆接力的相互抵消。

（4）、铆接动作结束后放大器26由于弹簧13的弹力回到初始位置，并与电磁线圈11压紧贴合，松开螺母23，调节C型架21的位置，取出铆接好的板材22，完成板材22的铆接。

Claims (8)

1.一种手持式电磁自冲铆接装置，其特征在于：它由电磁铆接装置和电磁自冲铆枪组成，所述电磁铆接装置由开关、整流器、电容和变压器组成，所述电磁自冲铆枪由后盖、橡胶垫、电磁线圈、驱动片、弹簧、铆枪外壳、放大器、冲头、导向环、凹模、C型架、螺母和螺栓组成，所述变压器的次级线圈与整流器和电容串联电连接，所述电磁线圈与电容并联电连接，所述开关串联在电磁线圈的并联支路中，所述铆枪外壳的上部为敞口状，所述电磁线圈固定安装在铆枪外壳内，所述后盖固定盖置在铆枪外壳上部的敞口处，所述橡胶垫固定夹置在后盖与电磁线圈之间，铆枪外壳的下部设置呈导向筒，所述放大器的下部设置呈导向柱，该导向柱活动插置在铆枪外壳的导向筒内，所述弹簧套置在放大器外侧，弹簧的下端部抵靠在铆枪外壳的内壁上，弹簧的上端部抵靠在放大器上，所述驱动片固定安装在放大器的上端部，并与电磁线圈相贴合，所述冲头固定安装在导向柱的下端部上，所述导向环固定安装在导向筒的下端部内，冲头活动卡置在导向环内，所述凹模安装在C型架上，在该C型架上开设有导向孔，C型架通过导向孔活动套置在铆枪外壳的导向筒上，在铆枪外壳上开设有第一调节孔，在C型架的两侧部分别开设有第二调节孔，所述螺栓分别穿置在第一调节孔和第二调节孔内，所述螺母旋置在位于C型架下方的螺栓上。

2.根据权利要求1所述的一种手持式电磁自冲铆接装置，其特征在于：在所述后盖上设置有手柄，在后盖和橡胶垫上分别开设有相对应的中心通孔，在后盖和橡胶垫的边缘处分别开设有相对应的矩形通孔，电磁线圈的接线柱分别从中心通孔和矩形通孔穿出，并与电容并联电连接，在铆枪外壳上部的内侧壁上开设有环形凹槽，所述电磁线圈固定安装在该环形凹槽内。

3.根据权利要求2所述的一种手持式电磁自冲铆接装置，其特征在于：它还包括有定位套筒，在放大器的上部设置有锥台面，所述定位套筒固定安装在铆枪外壳内，所述弹簧的下端部固定卡置在定位套筒内，上端部抵靠在放大器的锥台面上。

4.根据权利要求3所述的一种手持式电磁自冲铆接装置，其特征在于：在所述C型架上开设有凹槽，所述凹模卡置在该凹槽内，所述凹模的上表面与C型架的端面相平齐，在C型架上开设有与凹槽相连通的通孔。

5.根据权利要求4所述的一种手持式电磁自冲铆接装置，其特征在于：所述导向环为磁性材质。

6.根据权利要求5所述的一种手持式电磁自冲铆接装置，其特征在于：在所述导向柱的底部开设有螺纹孔，在冲头上部的外侧壁上设置有外螺纹，冲头通过其外螺纹旋置在导向柱的螺纹孔内。

7.根据权利要求1所述的一种手持式电磁自冲铆接装置，其特征在于：所述驱动片为驱动线圈。

8.根据权利要求1~6中任一一项所述的一种手持式电磁自冲铆接装置的铆接方法，其特征在于其铆接方法如下：

（1）、将铆钉放置于导向环中，将需要铆接的板材放置在凹模处的C型架上，旋转螺母调节C型架的位置，将板材夹紧在导向筒与凹模之间；

（2）、将变压器的初级线圈与电源电连接，通过变压器将交流工业用电进行升压，升压后的高压交流电通过整流器给电容充电，根据需要铆接板材的厚度调节电容的放电能量；

（3）、闭合开关，电容通过电磁线圈放电，电磁线圈由于电流的急剧增加产生脉冲感应磁场，感应磁场使得驱动片产生感生电流并产生感应磁场，两磁场间的洛伦兹力推动驱动片以及放大器整体下压，将动能传递给冲头冲击铆钉对板材进行铆接；

（4）、铆接动作结束后放大器由于弹簧的弹力回到初始位置，并与电磁线圈压紧，松开螺母，调节C型架的位置，取出铆接好的板材，完成板材的铆接。