CN110625373B

CN110625373B - 一种流钻拧紧工艺参数转换关键点自适应切换方法

Info

Publication number: CN110625373B
Application number: CN201910828303.5A
Authority: CN
Inventors: 刘蕾; 刘宏婕; 汤东华; 翁哲
Original assignee: Anhui Juyi Technology Co Ltd
Current assignee: Anhui Juyi Technology Co Ltd
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2021-07-09
Anticipated expiration: 2039-09-03
Also published as: CN110625373A

Abstract

本发明公开了一种流钻拧紧工艺参数转换关键点自适应切换方法，包括：校准阶段：将流钻拧紧设备的压块与导杆在同一平面接触，将编码尺计量的相对位置作为零点；寻帽阶段：在铆接过程开始后，采集导杆实际压力F3，当F3＝F_均+a时，则记录压力点F3对应的相对位置L3，将L3作为寻帽转换点位置，随后切换至穿刺阶段参数；穿刺阶段：在此阶段监测导杆的最大压力Fmax，然而监测导杆的下降压力F4，当F4＝Fmax*b％时，记录该压力点F4对应的相对位置L4，并且在L4＜L3‑D2成立时，将L4作为穿刺转换点位置，进入攻螺纹阶段。本发明通过铆接力和位移信号的采集，并结合控制逻辑准确识别寻帽及穿刺转换点。

Description

一种流钻拧紧工艺参数转换关键点自适应切换方法

技术领域

本发明涉及流钻拧紧工艺，尤其涉及一种流钻拧紧工艺参数转换关键点自适应切换方法。

背景技术

流钻拧紧工艺简称FDS，是铝合金车身连接的常用工艺之一。主要应用在铝合金车身中零部件存在空腔的情况，比如底层板件为铝合金型材及铸件的部件。

FDS的工艺过程分为四大步骤，分别为寻帽、穿刺、攻螺纹、最终拧紧。其中寻帽逻辑与穿刺逻辑是最至关重要的，现有技术的逻辑如下：

如图1所示，当FDS设备通过压块1与导杆2在同一平面3接触后，通过压块与导杆的编码尺记录的相对位置作为零点，校准完成后，后续打钉过程有此相对位置，相对位置系统自动计算钉子所在位置。

寻帽逻辑：如图2(a)所示，在系统中设定上层预开孔深度信息D1，系统通过自动逻辑计算钉子接触到板件距离L1(L1＝l1-D1，其中l1为钉长)后，过程转换至穿刺阶段。转速一般由寻帽阶段的300rpm在0.5s内增加至穿刺阶段的6000～8000rpm。

但是在实际应用时，我们发现：上层铸件板材存在波动并且板件之间存在间隙，如图2(b)所示。当板件存在间隙G，则设定预开孔深度D1设定值与实际值不一致，若相差1mm以上，则螺钉在未接触板件即开始高速旋转，螺钉存在歪斜及甩出风险，导致打钉过程报错失败。

穿刺逻辑：现有技术的穿刺逻辑为板件穿刺后，通过位置计算穿刺点，如图3所示，穿刺点L2＝钉长l1-板件总厚度D-螺钉尖端穿刺长度l2，其中l2一般取2～6mm。

同样通过穿刺位置，自动计算钉子与板件之距离，到达位置点后，过程转换至攻螺纹阶段，转速由于一般穿刺阶段6000～8000rpm减小至攻螺纹阶段的2000～3500rpm。

但是在实际应用时，我们发现：上层板、底层板以及间隙的存在，导致计算总厚度D与实际是否穿刺存在偏差。当板件增厚，到达理论转换穿刺点后，实际螺钉头部并未穿刺板件，转速减小至攻螺纹阶段设定值，则会导致由于摩擦产热不足导致的扭矩超限或压力过大风险，导致打钉过程报错失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流钻拧紧工艺参数转换关键点自适应切换方法，以解决由于板件厚度波动导致的打钉失效。

为此，本发明提供了一种流钻拧紧工艺参数转换关键点自适应切换方法，包括以下步骤：校准阶段：将流钻拧紧设备的压块与导杆在同一平面接触，将编码尺计量的相对位置作为零点；寻帽阶段：在铆接过程开始后，采集导杆实际压力F3，当F3＝F_均+a时,则认为记录压力点F3对应的相对位置L3，将L3作为寻帽转换点位置，随后切换至穿刺阶段，其中F_均为寻帽阶段的导杆压力，a为200N-400N；穿刺阶段：监测导杆的最大压力Fmax，然后采集导杆的下降压力F4，当F4＝Fmax*b％时，记录该压力点F4对应的相对位置L4，在L4＜L3-D2成立时，将L4作为穿刺转换点位置，进入攻螺纹阶段，其中，D2为底层板最小厚度。

本发明通过铆接力及位移信号采集，并结合控制逻辑实现各阶段的准确识别寻帽及穿刺转换点。在实际应用时，上层板、底层板以及间隙的存在时，可以自动使用此种变化，准确识别该转换点，确保打钉过程正常稳定进行，提升流钻拧紧工艺的质量合格率及设备开动率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书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是现有技术的FDS设备的示意图；

图2a是现有技术中FDS工艺中寻帽逻辑所面对的理想工况的示意图；

图2b是现有技术中FDS工艺中寻帽逻辑所面对的实际工况的示意图；

图3是现有急速中FDS工艺中穿刺逻辑所面对的实际工况的示意图；

图4是根据本发明的FDS设备的示意图；

图5是根据本发明的FDS工艺的铆接过程压力值的变化曲线图；

图6是根据本发明的FDS工艺的铆接过程压力值的异常变化一曲线图；

图7是根据本发明的FDS工艺的铆接过程压力值的异常变化二曲线图；

图8是根据本发明的流钻拧紧工艺参数转换关键点自适应切换方法的流程图；

图9是根据本发明的FDS工艺的寻帽阶段的流程图；以及

图10是根据本发明的FDS工艺的穿刺阶段的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明是应用于流钻拧紧工艺中，通过铆接力及位移信号采集，并结合控制逻辑实现各阶段的准确识别，可以转换点自动适应板件厚度波动。

如图4所示，在设备导杆顶端安装一个压力传感器4，实时获取导杆实际压力值F。同时导杆2与压块1上同样安装编码尺，实时获取并计算导杆与压块的相对位置L。

在本发明中，正常的铆接过程压力值的变化情况如图5中曲线所示，寻帽完成转换点采用压力值进行寻帽完成判定。

如图8所示，本发明的流钻拧紧工艺参数转换关键点自适应切换方法包括以下步骤：

S01、校准阶段：将流钻拧紧设备的压块与导杆在同一平面接触，将编码尺计量的相对位置(相对距离)作为零点；

S02、寻帽阶段：在铆接过程开始后，采集导杆实际压力F3，当F3＝F_均+a时,则认为记录压力点F3对应的相对位置L3，将L3作为寻帽转换点位置，随后切换至穿刺阶段，其中F_均为寻帽阶段的导杆压力，a为200N-400N；以及

S03、穿刺阶段：在此阶段监测导杆的最大压力Fmax，然后采集导杆的下降压力F4，当F4＝Fmax*b％时，记录该压力点F4对应的相对位置L4，在L4＜L3-D2成立时，将L4作为穿刺转换点位置，进入攻螺纹阶段，其中，D2为底层板最小厚度。

上述步骤S02提供了FDS工艺的寻帽完成转折点的识别方法，结合参照图9，该步骤包括以下子步骤：

S11、采集导杆实际压力；

S12、监测导杆的实际压力，当导杆实际压力F3＝F均+a(a一般取200-400N)时，记录此时导杆与压块的相对位置L3；

S13、将L3作为寻帽转折点位置，结束寻帽阶段，跳转至穿刺阶段参数。

在本步骤中，当导杆实际压力相对于导杆无运动时压力增加一定数值a(a一般取200～400N)，即F3＝F_均+a，则认为寻帽完成，进入穿刺阶段，切换穿刺参数。并且螺钉此时也接触板件，与板件预开孔深度无关，无需设定。此时设备本体记录此时导杆与压块的相对位置L3，则L3为寻帽完成转换位置以及接触板件位置。

F_均为压块压紧上层板后，压杆下降至于压块相对距离等于钉长l1时，压力的平均值。即未接触螺钉时，压杆由于与套筒5摩擦导致的压力值。一般为50～100N。

上述步骤S03提供了FDS工艺的穿刺完成转折点的识别方法，结合参照图10，该步骤包括以下子步骤：

S21、采集导杆实际压力；

S22、监测穿刺阶段的导杆的最大压力值Fmax；

S23、监测导杆的下降压力，当导杆压力由Fmax下降至F4＝Fmax*b％时，记录导杆与压块的相对位置L4；

S24、判断该L4<L3-D2(底层板最小厚度)是否成立，若成立则执行S25，否则返回S23；

S25、将L4作为穿刺转折点位置，结束螺钉穿刺，进入功螺纹阶段。

在本步骤中，当螺钉穿刺板件时，导杆实际压力会急剧下降，因此，穿刺的转换点采用导杆穿刺阶段最大力的下降百分比进行判定，当导杆实际压力F4＝Fmax*b％时，其中Fmax为最大值，b％一般取40％～60％。此时设备本体记录导杆与压块的相对位置L4。

在穿刺时，存在最小穿刺位置L5，且L5＝L3-底层板最小厚度D2(其中D2值为手动输入),即导杆至少需要走到L5位置才能判定为穿刺，因此将此位置作为L4的监控值，L4＜L5时，才能判定为穿刺点，转换到攻螺纹阶段。

L5作为监控值，是为了避免如图6和图7这样的特征曲线，此种曲线出现原因均为枪体与板件不垂直或螺帽啮合不好的情况，在穿刺阶段会出现刀杆力值会陡然下降后恢复正常。此时只使用力学下降b％自动获取的位置L4将会小于最小穿刺位置L5,引发转换点过早的情况，即未穿刺就进入攻螺纹阶段，将引发后续工艺过程报错停止。

当出现图6和图7情况时，到达第一个力值波峰Fmax1后，最大力Fmax＝Fmax1，力值下降至设置值Fmax*b％时，设备自动识转换点L41,若比较L41＞L5，则继续探测到力值波峰Fmax2，当Fmax2＞Fmax1时，将最大值Fmax＝Fmax2，否则不替换，即Fmax始终取到达L5位置前的最大力值。直至当力值下降至设置值Fmax*b％时，取L4，当L4＜L5时，则进行转换。否则持续上述循环，直至自动识别L4＜L5，进行转换至攻螺纹阶段。

本发明具有以下技术效果：

1、通过铆接力及位移信号采集，并结合控制逻辑实现各阶段的准确识别寻帽及穿刺转换点。

2、在实际应用时，上层板、底层板以及间隙的存在时，可以自动使用此种变化，准确识别该转换点，确保打钉过程正常稳定进行，提升流钻拧紧工艺的质量合格率及设备开动率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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

1.一种流钻拧紧工艺参数转换关键点自适应切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

校准阶段：将流钻拧紧设备的压块与导杆在同一平面接触，将编码尺计量的相对位置作为零点；

寻帽阶段：在铆接过程开始后，采集导杆实际压力F3，当F3＝F_均+a时,则认为记录压力点F3对应的相对位置L3，将L3作为寻帽转换点位置，随后切换至穿刺阶段，其中F_均为寻帽阶段的导杆压力，a为200N-400N；

穿刺阶段：监测导杆的最大压力Fmax，然后采集导杆的下降压力F4，当F4＝Fmax*b％时，记录该压力点F4对应的相对位置L4，在L4＜L3-D2成立时，将L4作为穿刺转换点位置，进入攻螺纹阶段，其中，D2为底层板最小厚度，

当在L4＜L3-D2不成立时，继续探测穿刺点：监测导杆的下一最大压力Fmax，然后采集导杆的下降压力F4，当F4＝Fmax*b％时，记录该压力点F4对应的相对位置L4，在L4＜L3-D2成立时，将L4作为穿刺转换点位置，否则重复本步骤，Fmax始终取到达L5位置前的最大力值，其中，L5＝L3-D2。

2.根据权利要求1所述的流钻拧紧工艺参数转换关键点自适应切换方法，其特征在于，所述F_均为压块压紧上层板后，压杆未接触螺钉时，压杆与套筒由摩擦导致的压力值。

3.根据权利要求1所述的流钻拧紧工艺参数转换关键点自适应切换方法，其特征在于，在寻帽阶段转速为300rpm；在穿刺阶段转速为6000～8000rpm，在攻螺纹阶段转速为2000～3500rpm。

4.根据权利要求1所述的流钻拧紧工艺参数转换关键点自适应切换方法，其特征在于，用于铝合金车身连接。

5.根据权利要求1所述的流钻拧紧工艺参数转换关键点自适应切换方法，其特征在于，在流钻拧紧设备导杆顶端安装一个压力传感器，以实时获取导杆实际压力值。