CN109926540B - 一种面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定装置及方法，装置包括钻铆机和可伸缩标记装置；所述可伸缩标记装置的后端固定连接在所述钻铆机的制孔主轴的刀柄上，该可伸缩标记装置的前端设有标记笔；方法为利用可伸缩标记装置代替制孔刀具进行工程仿真，实现对点位钻铆程序的验证。本发明所述的面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定装置及方法，通过钻铆机上可伸缩标记装置的设置，满足了壳段孔位数据无切削状态下的在位判定和钻铆程序验证需求，将装配工艺过程仿真的理念转化为工程操作仿真，使得工程仿真的实施对象、加工过程均与生产实际情况高度一致，提高了判定结果的可信度。

Description

一种面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定装置及方法
技术领域
本发明属于自动钻铆技术领域，尤其是涉及一种面向自动钻铆程序验 证的无切削在位判定装置及方法。
背景技术
近年来，自动化制孔铆接技术逐步在航天产品中得到应用，与一般切 削加工自动化设备不同，自动钻铆设备除钻削制孔加工外，还有伺服压铆 操作；而且自动钻铆设备的应用对象是装配体而非零件毛坯，其数控程序 避让位置多，循环复杂，由于钻铆数控程序错误造成的产品超差或报废影 响远大于一般切削加工，若采用试验件作试钻试铆验证则会耗费较大的成本，无法满足航天产品小批量快速研制的实际需求。因此，自动钻铆壳段孔位数据的判定和数控程序的直接验证仍然是自动钻铆技术应用中的难 点。
目前，壳段自动钻铆孔位数据的判定和数控程序的验证主要有两个途 径，一是，应用仿真技术在虚拟环境中验证程序，这些仿真软件通常是由 通用加工仿真软件二次开发得到，专用性不强，而且仿真距离实际加工仍 有一定的偏差；二是，采用程序空走或浅点切削的方式验证，空走程序无 法实现刀具与工件的直接接触，验证效果不明显，浅点切削与实际加工效果最接近，但由程序错误造成的误加工或错加工已无法避免。因此，需要 探索一种最接近实际加工状态并对产品无材料去除操作的壳段孔位数据的 判定和数控程序的直观验证方法和装置。
为满足自动钻铆程序验证的需要、提高自动钻铆技术应用的效率、降 低技术应用的成本，针对自动钻铆设备结构特点和控制方式进行了深入研 究，开发出一个简易可靠的机械装置并通过工程实践验证了其正确合理 性，满足了自动钻铆程序的验证需求。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种面向自动钻铆程序验证的无切削在位 判定装置及方法，通过在钻铆机制孔主轴上设置可伸缩机械装置，实现了 对壳段孔位数据在无切削状态下的在位判定，满足了自动钻铆机程序验证 的需求，节省了生产成本。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定装置，包括钻铆机和可 伸缩标记装置；
所述可伸缩标记装置的后端固定连接在所述钻铆机的制孔主轴的刀柄 上，该可伸缩标记装置的前端设有标记笔。
进一步的，所述可伸缩标记装置包括连接导柱、导套、伸缩弹簧、限 位导套和标记笔；
所述连接导柱的外端与所述钻铆机的制孔主轴的刀柄固定连接，内端 由导套的一端伸入所述导套内，该连接导柱与所述导套卡位配合且可沿所 述导套的轴向滑动；
所述伸缩弹簧位于所述导套内，该伸缩弹簧的轴线与所述导套的轴线 平行，该伸缩弹簧的一端与所述连接导柱的内端固定连接，另一端与所述 标记笔的笔头对端固定连接；
所述限位导套的中心设有与所述标记笔的笔杆间隙配合的通孔，该限 位导套套设在标记笔的外侧，且与所述导套的另一端固定连接，所述标记 笔的笔头由限位导套中心的通孔伸出。
进一步的，所述连接导柱通过限位销与所述导套卡位配合，所述导套 的外壳上设有一沿导套轴向的长条通孔，所述限位销插在所述长条通孔中 并与连接导柱固定连接。
进一步的，所述可伸缩标记装置还包括一滑动导柱，所述标记笔固定 在所述滑动导柱的前端，该滑动导柱可滑动位于所述限位导套的通孔内， 且该标记笔的对端通过滑动导柱与伸缩弹簧的另一端固定连接。
进一步的，所述可伸缩标记装置还包括一滑块，所述滑块与所述导套 的内壁间隙配合，所述滑动导柱通过滑块与伸缩弹簧的另一端固定连接。
一种基于面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定装置的判定方法， 包括以下步骤：
(a)工艺准备工作：根据待加工零件的钻孔需求建立装配体点位模 型，规划装配路径，编制装配规程并设置钻铆参数最终生成点位钻铆程 序；
(b)生产准备工作：由库房取出待加工零件，检查钻铆设备及工艺装 备，将可伸缩标记装置代替钻铆刀具固定安装在钻铆机制孔主轴刀柄上， 并对待加工零件进行壳体预装配定位；
(c)运行钻铆程序：将点位钻铆程序导入钻铆机，启动钻铆机，则可 伸缩标记装置根据钻铆程序在装配定位好的待加工零件上进行标记，直至 钻铆程序运行终止；
(d)结果判定：将步骤(c)中标记完成的待加工零件上的标记点与 零件钻铆的实际加工需求孔位进行对比，若标记点与实际加工需求孔位完 全一致，则钻铆程序设计正确，可用于生产，若标记点与实际加工需求孔 位不一致，则钻铆程序设计不正确，调整点位钻铆程序，重新运行步骤 (c)至步骤(d)。
进一步的，所述步骤(c)中标记点与实际加工需求孔位不一致包括点 位错误以及标记笔与待加工零件发生干涉两种情况；
当标记点的点位错误时，在调整点位钻铆程序过程中，需要重新建立 装配体点位模型，重新规划装配路径，编制装配规程并设置钻铆参数最终 生成点位钻铆程序；
当标记点多出标记笔与待加工零件发生干涉的点位时，根据干涉点位 判断钻铆可行性，若干涉点位处可实现自动钻铆，则在调整点位钻铆程序 时仅需调整钻铆参数即可，无需调整点位模型；若干涉点位处无法实现自 动钻铆，则在调整点位钻铆程序时需重新建立装配体点位模型，重新规划 装配路径，编制装配规程并设置钻铆参数最终生成点位钻铆程序。
进一步的，所述面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定方法还包括 步骤(e)结果输出，在判定钻铆程序设计正确后，钻铆机输出零件自动钻 铆验证报告，该零件自动钻铆验证报告包括：程序验证报告、影像记录文 件和正确的加工程序。
进一步的，所述步骤(a)中的建立装配体点位模型包括以下步骤：应 用三维绘图软件建立壳体的定位模型，包含壳体所有横向构件、纵向构 件、支架及卡箍上的全部铆钉孔的点位信息；检查支架、卡箍与铆钉孔的 干涉情况；删除干涉位置的铆钉孔后，得到用于编制壳体钻铆程序的最终点位模型。
进一步的，所述步骤(a)中的规划装配路径包括规划壳体预装配流 程、预装配定位连接位置和各构件钻铆加工顺序。
进一步的，所述步骤(a)中的编制装配规程并设置钻铆参数最终生成 点位钻铆程序包括以下步骤：根据规划好的装配路径编制壳体装配工艺规 程；应用三维软件CAM模块，按照已规划装配路径提取点位数据信息，依 据点位信息编制工艺卡片，将工艺卡片导入编程软件，完成包括转速、进 给量的参数设置后，最终生成点位钻铆程序。
相对于现有技术，本发明所述的面向自动钻铆程序验证的无切削在位 判定装置及方法具有以下优势：
(1)本发明所述的面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定装置及方 法，通过钻铆机上可伸缩标记装置的设置，满足了壳段孔位数据无切削状 态下的在位判定和钻铆程序验证需求，充分利用自动钻铆设备自身结构特 点和程序控制，将装配工艺过程仿真的理念转化为工程操作仿真，使得工程仿真的实施对象、加工过程均与生产实际情况高度一致，可以生动直观 的反应产品钻铆加工的真实过程，进而使得判定结果具有很高的可信度。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明 的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限 定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定 装置正视图；
图2为本发明实施例所述的面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定 装置侧视图；
图3为图1局部放大图；
图4为本发明实施例所述的可伸缩标记装置结构示意图；
图5为本发明实施例所述的面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定 装置的可伸缩标记装置接触待加工零件状态示意图；
图6为本发明实施例所述的面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定 装置的可伸缩标记装置顶紧待加工零件状态示意图；
图7为本发明实施例所述的面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定 装置的可伸缩标记装置由待加工零件表面退回的状态示意图；
图8为本发明实施例所述的面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定 方法工作流程示意图。
附图标记说明：
1-钻铆机；11-制孔主轴；12-刀柄；2-可伸缩标记装置；21-连接导 柱；22-导套；23-伸缩弹簧；24-限位导套；25-标记笔；26-限位销；27- 滑动导柱；28-滑块；3-待加工零件。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的 特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横 向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、 “水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为 基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、 “第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐 含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述 中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术 语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连 接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电 连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件 内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至6所示，本发明提供一种面向自动钻铆程序验证的无切削在 位判定装置，包括钻铆机1和可伸缩标记装置2；
所述可伸缩标记装置2的后端固定连接在所述钻铆机1的制孔主轴11 的刀柄12上，该可伸缩标记装置2的前端设有标记笔25。
进一步的，所述可伸缩标记装置2包括连接导柱21、导套22、伸缩弹 簧23、限位导套24和标记笔25；
所述连接导柱21的外端与所述钻铆机1的制孔主轴11的刀柄12固定 连接，内端由导套22的一端伸入所述导套22内，该连接导柱21与所述导 套22卡位配合且可沿所述导套22的轴向滑动；
所述伸缩弹簧23位于所述导套22内，该伸缩弹簧23的轴线与所述导 套22的轴线平行，该伸缩弹簧23的一端与所述连接导柱21的内端固定连 接，另一端与所述标记笔25的笔头对端固定连接；
所述限位导套24的中心设有与所述标记笔25的笔杆间隙配合的通 孔，该限位导套24套设在标记笔25的外侧，且与所述导套22的另一端固 定连接，所述标记笔25的笔头由限位导套24中心的通孔伸出。
进一步的，所述连接导柱21通过限位销26与所述导套22卡位配合， 所述导套22的外壳上设有一沿导套22轴向的长条通孔，所述限位销26插 在所述长条通孔中并与连接导柱21固定连接。
进一步的，所述可伸缩标记装置2还包括一滑动导柱27，所述标记笔 25固定在所述滑动导柱27的前端，该滑动导柱27可滑动位于所述限位导 套24的通孔内，且该标记笔25的对端通过滑动导柱27与伸缩弹簧23的 另一端固定连接。
进一步的，所述可伸缩标记装置2还包括一滑块28，所述滑块28与所 述导套22的内壁间隙配合，所述滑动导柱27通过滑块28与伸缩弹簧23 的另一端固定连接。
如图7所示，本发明提供一种基于面向自动钻铆程序验证的无切削在 位判定装置的判定方法，包括以下步骤：
(a)工艺准备工作：根据待加工零件的钻孔需求建立装配体点位模 型，规划装配路径，编制装配规程并设置钻铆参数最终生成点位钻铆程 序；
(b)生产准备工作：由库房取出待加工零件，检查钻铆设备及工艺装 备，将可伸缩标记装置代替钻铆刀具固定安装在钻铆机制孔主轴刀柄上， 并对待加工零件进行壳体预装配定位；
(c)运行钻铆程序：将点位钻铆程序导入钻铆机，启动钻铆机，则可 伸缩标记装置根据钻铆程序在装配定位好的待加工零件上进行标记，直至 钻铆程序运行终止；
(d)结果判定：将步骤(c)中标记完成的待加工零件上的标记点与 零件钻铆的实际加工需求孔位进行对比，若标记点与实际加工需求孔位完 全一致，则钻铆程序设计正确，可用于生产，若标记点与实际加工需求孔 位不一致，则钻铆程序设计不正确，调整点位钻铆程序，重新运行步骤 (c)至步骤(d)。
进一步的，所述步骤(c)中标记点与实际加工需求孔位不一致包括点 位错误以及标记笔与待加工零件发生干涉两种情况；
当标记点的点位错误时，在调整点位钻铆程序过程中，需要重新建立 装配体点位模型，重新规划装配路径，编制装配规程并设置钻铆参数最终 生成点位钻铆程序；
当标记点多出标记笔与待加工零件发生干涉的点位时，根据干涉点位 判断钻铆可行性，若干涉点位处可实现自动钻铆(干涉点位为标记笔与零 件发生轻微摩擦生成，可经过调整参数后避免)，则在调整点位钻铆程序 时仅需调整钻铆参数即可，无需调整点位模型；若干涉点位处无法实现自 动钻铆(涉点位为标记笔与零件发生碰撞生成，需更改钻铆机刀具运行路径)，则在调整点位钻铆程序时需重新建立装配体点位模型，重新规划装配路径，编制装配规程并设置钻铆参数最终生成点位钻铆程序。
进一步的，所述面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定方法还包括 步骤(e)结果输出，在判定钻铆程序设计正确后，钻铆机输出零件自动钻 铆验证报告，该零件自动钻铆验证报告包括：程序验证报告、影像记录文 件和正确的加工程序。
进一步的，所述步骤(a)中的建立装配体点位模型包括以下步骤：应 用三维绘图软件建立壳体的定位模型，包含壳体所有横向构件、纵向构 件、支架及卡箍上的全部铆钉孔的点位信息；检查支架、卡箍与铆钉孔的 干涉情况；删除干涉位置的铆钉孔后，得到用于编制壳体钻铆程序的最终点位模型。
进一步的，所述步骤(a)中的规划装配路径包括规划壳体预装配流 程、预装配定位连接位置和各构件钻铆加工顺序。
进一步的，所述步骤(a)中的编制装配规程并设置钻铆参数最终生成 点位钻铆程序包括以下步骤：根据规划好的装配路径编制壳体装配工艺规 程；应用三维软件CAM模块，按照已规划装配路径提取点位数据信息，依据点位信息编制工艺卡片，将工艺卡片导入编程软件，完成包括转速、进 给量的参数设置后，最终生成点位钻铆程序。
本发明所述的面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定装置在判定过 程中的工作过程为：
将可伸缩标记装置安装在钻铆机的制孔主轴的刀柄上，利用主轴径向 进给完成装置前端标记笔的笔尖与待加工零件的接触，主轴继续进给直至 限位销贴近长条状通孔的前侧，标记笔的笔尖与待加工零件顶紧反作用力 引起伸缩弹簧收缩，在伸缩弹簧的回复力作用下，标记笔的笔尖在待加工 零件的待加工部位留下圆点痕迹，主轴退回，可伸缩标记装置远离待加工零件，伸缩弹簧复位，且限位销回到长条状通孔的后端，工作状态如图4至图6所示，通过一系列的“接触-顶紧-退回”点位验证动作的循环往 复，完成待加工零件上待加工点位的验证，满足了壳段孔位数据无切削状 态下的在位判定和钻铆程序验证需求，充分利用自动钻铆设备自身结构特 点和程序控制，将装配工艺过程仿真的理念转化为工程操作仿真，使得工 程仿真的实施对象、加工过程均与生产实际情况高度一致，可以生动直观的反应产品钻铆加工的真实过程，进而使得判定结果具有很高的可信度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)工艺准备工作：根据待加工零件的钻孔需求建立装配体点位模型，规划装配路径，编制装配规程并设置钻铆参数最终生成点位钻铆程序；
(b)生产准备工作：由库房取出待加工零件，检查钻铆设备及工艺装备，将可伸缩标记装置代替钻铆刀具固定安装在钻铆机制孔主轴刀柄上，并对待加工零件进行壳体预装配定位；
(c)运行钻铆程序：将点位钻铆程序导入钻铆机，启动钻铆机，则可伸缩标记装置根据钻铆程序在装配定位好的待加工零件上进行标记，直至钻铆程序运行终止；
(d)结果判定：将步骤(c)中标记完成的待加工零件上的标记点与零件钻铆的实际加工需求孔位进行对比，若标记点与实际加工需求孔位完全一致，则钻铆程序设计正确，可用于生产，若标记点与实际加工需求孔位不一致，则钻铆程序设计不正确，调整点位钻铆程序，重新运行步骤(c)至步骤(d)；
所述步骤(c)中标记点与实际加工需求孔位不一致包括点位错误以及标记笔与待加工零件发生干涉两种情况；
当标记点的点位错误时，在调整点位钻铆程序过程中，需要重新建立装配体点位模型，重新规划装配路径，编制装配规程并设置钻铆参数最终生成点位钻铆程序；
当标记点多出标记笔与待加工零件发生干涉的点位时，根据干涉点位判断钻铆可行性，若干涉点位处可实现自动钻铆，则在调整点位钻铆程序时仅需调整钻铆参数即可，无需调整点位模型；若干涉点位处无法实现自动钻铆，则在调整点位钻铆程序时需重新建立装配体点位模型，重新规划装配路径，编制装配规程并设置钻铆参数最终生成点位钻铆程序；
还包括步骤(e)结果输出，在判定钻铆程序设计正确后，钻铆机输出零件自动钻铆验证报告，该零件自动钻铆验证报告包括：程序验证报告、影像记录文件和正确的加工程序；
所述步骤(a)中的建立装配体点位模型包括以下步骤：应用三维绘图软件建立壳体的定位模型，包含壳体所有横向构件、纵向构件、支架及卡箍上的全部铆钉孔的点位信息；检查支架、卡箍与铆钉孔的干涉情况；删除干涉位置的铆钉孔后，得到用于编制壳体钻铆程序的最终点位模型；
所述步骤(a)中的编制装配规程并设置钻铆参数最终生成点位钻铆程序包括以下步骤：根据规划好的装配路径编制壳体装配工艺规程；应用三维软件CAM模块，按照已规划装配路径提取点位数据信息，依据点位信息编制工艺卡片，将工艺卡片导入编程软件，完成包括转速、进给量的参数设置后，最终生成点位钻铆程序；
应用所述一种面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定方法的一种面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定装置，包括钻铆机(1)和可伸缩标记装置(2)；
所述可伸缩标记装置(2)的后端固定连接在所述钻铆机(1)的制孔主轴(11)的刀柄(12)上，该可伸缩标记装置(2)的前端设有标记笔(25)；
所述可伸缩标记装置(2)包括连接导柱(21)、导套(22)、伸缩弹簧(23)、限位导套(24)和标记笔(25)；
所述连接导柱(21)的外端与所述钻铆机(1)的制孔主轴(11)的刀柄(12)固定连接，内端由导套(22)的一端伸入所述导套(22)内，该连接导柱(21)与所述导套(22)卡位配合且可沿所述导套(22)的轴向滑动；
所述伸缩弹簧(23)位于所述导套(22)内，该伸缩弹簧(23)的轴线与所述导套(22)的轴线平行，该伸缩弹簧(23)的一端与所述连接导柱(21)的内端固定连接，另一端与所述标记笔(25)的笔头对端固定连接；
所述限位导套(24)的中心设有与所述标记笔(25)的笔杆间隙配合的通孔，该限位导套(24)套设在标记笔(25)的外侧，且与所述导套(22)的另一端固定连接，所述标记笔(25)的笔头由限位导套(24)中心的通孔伸出。
2.根据权利要求1所述的一种面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定方法，其特征在于：所述连接导柱(21)通过限位销(26)与所述导套(22)卡位配合，所述导套(22)的外壳上设有一沿导套(22)轴向的长条通孔，所述限位销(26)插在所述长条通孔中并与连接导柱(21)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定方法，其特征在于：所述可伸缩标记装置(2)还包括一滑动导柱(27)，所述标记笔(25)固定在所述滑动导柱(27)的前端，该滑动导柱(27)可滑动位于所述限位导套(24)的通孔内，且该标记笔(25)的对端通过滑动导柱(27)与伸缩弹簧(23)的另一端固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种面向自动钻铆程序验证的无切削在位判定方法，其特征在于：所述可伸缩标记装置(2)还包括一滑块(28)，所述滑块(28)与所述导套(22)的内壁间隙配合，所述滑动导柱(27)通过滑块(28)与伸缩弹簧(23)的另一端固定连接。
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