CN111966062A - 一种自冲孔铆接工艺质量状态的自动判定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自冲孔铆接工艺质量状态的自动判定方法，包括如下步骤：标准值输入、实时数据采集、数据对比及铆接质量判断。本发明的自冲孔铆接工艺质量状态的自动判定方法，通过数据采集系统实时获取铆接过程的铆接参数及过程曲线，再根据铆接压力曲线的实时变化以及铆接的板材搭接信息，计算出能判定铆接质量状态的实测值，并将该实测值与设定的标准值进行比较，能自动判断铆接工艺的质量状态，提高质量监测效率、实现铆点全检测，极大的减少铆接质量失效导致的白车身报废，避免大量生产出质量有缺陷的白车身无法发现，保证白车身铆接质量。

Description

一种自冲孔铆接工艺质量状态的自动判定方法
技术领域
本发明涉及白车铆接工艺技术领域，具体涉及一种自冲孔铆接工艺质量状态的自动判定方法。
背景技术
自冲孔铆接工艺(SPR)是铝合金车身连接的常用工艺之一。SPR是通过液压缸或伺服电机提供动力将铆钉直接压入待铆接板材，待铆接板材在铆钉的压力作用下和铆钉发生塑性变形，成型后充盈于铆模之中(如图1所示)，从而形成稳定连接的一种全新的汽车白车身板材连接技术。SPR铆接质量是否合格，对汽车的强度起着重要的作用。
现有技术中判定铆接质量时主要考量以下几个重要的参数：1)tmin(mm)–剩余材料最小厚度：在铆模边缘发生塑性变形后，板材剩余最薄的部分；2)LL(mm)–铆钉尾部左侧尖端与铆钉切入底层板材的左侧切入点之间的水平距离，此数值为左侧的互锁量；3)LR(mm)–铆钉尾部右侧尖端与铆钉切入底层板材的右侧切入点之间的水平距离，此数值为右侧的互锁量；4)Y(mm)–平面度。对于沉头铆钉，此铆钉头的表面应该和顶层板材的基面平齐；对于盘头铆钉，铆钉头的下部应该和顶层板材紧密贴合(如图2所示)。
通过上述参数能具体判断每一个铆接点质量是否存在质量缺陷，进而判断铆接点是否合格。铆接完成后，若铆接质量出现铆接质量缺陷，主要表现为剩余板厚不合格、互锁值不合格、铆钉头高度不合格，这些铆接质量缺陷都是铆钉内部缺陷，从外观无法观察，需要对铆接点进行剖切，并通过尺子对其进行测量才能获取。如果在自动化生产的产线出现此类缺陷，若无法发现判断出铆接质量缺陷，将会导致批量白车身不合格情况，甚至白车身报废的严重后果。
现有技术中SPR质量检查方法主要是：在自动化生产线选择某一个工位进行抽检，进行目视检查铆点外观及使用仪器测量铆钉头高度，比较与前期的是否存在变化，从而判断铆接质量。
然而现有技术中的人工检测方法存在以下问题：
1、使用现有操作方法需要人工检查铆点，存在人工检查只能判断外观和铆钉头高度Y的变化，无法判断铆钉的内部质量情况，准确率较低。
2、使用现有操作方法只能对部分铆点进行检查，无法做到全检，且会产生一个专门检验的工位，占用专门的人员和空间，影响产线节拍、且人工检查效率低。
为保证准确的识别铆接质量防止生产出大量SPR铆接质量有问题的白车身，我们需要使用一种更加准确的SPR铆接质量的监控方法。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种自冲孔铆接工艺质量状态的自动判定方法，以保证准确的识别铆接质量。
为此，本发明提出了一种自冲孔铆接工艺质量状态的自动判定方法，包括如下步骤：
S1：标准值输入：在服务器中输入上述铆接压力FB、FC、FD、斜率Kmax、Kmax/2、以及位置Xkmax、Xkmax/2、KCDmin的标准值；斜率指F-X力与位移曲线中铆接力F的斜率值，Kmax指最大斜率值、Kmax/2指最大斜率一半值，KCDmin指位移C点和D点间对应标准铆接力的斜率值。
S2：实时数据采集：通过数据采集系统实时采集铆接过程中的铆接力F、及与之对应的位移X，得出铆接压力FB1、FC1、FD1、斜率Kmax1、Kmax1/2、KCDmin1、以及位置Xkmax、Xkmax/2的实测值。
S3：数据对比及铆接质量判断：将实测值铆接压力FB1、FC1、FD1、斜率Kmax1、Kmax1/2、KCDmin1、以及位置Xkmax1、Xkmax1/2与服务器的标准值铆接压力FB、FC、FD、斜率Kmax、Kmax/2、KCDmin、以及位置Xkmax、Xkmax/2分别对应进行对比。具体指实测值铆接压力FB1、FC1、FD1与服务器的标准值铆接压力FB、FC、FD分别对应比较，斜率Kmax1、Kmax1/2、KCDmin1与服务器的标准值斜率Kmax、Kmax/2、KCDmin分别对应比较，位置Xkmax1、Xkmax1/2与服务器的标准值位置Xkmax、Xkmax/2分别对应进行对比。从而判定质量缺陷的存在。
进一步地，服务器中输入的标准值通过铆接工艺试验获取，在铆接工艺试验时使用与铆接设备连接的数据采集系统采集铆接过程中的铆接力F、及与之对应的位移X。
进一步地，数据采集系统通过内部预设的质量判断方法，具体通过FB1、FC1的值来判断铆钉屈服；Fmax1和Xkmax1/2判断Tmin不合格；Fmax1和Kmax1判断互锁不合格；KCDmin1判断边缘开裂质量缺陷，KCDmin1指位移C点和D点间对应实测铆接力的斜率值；Fmax1判断铆模开裂。具体来说上述方案给出了选用不同组别的值来判定铆钉屈服、Tmin不合格、互锁不合格、边缘开裂等质量缺陷，具体的逻辑是选取相应组别的实测值后对应的标准值进行对比，实现对质量缺陷的判断。
进一步地，B等于上层板厚度和铆模深度之和，C等于铆钉长度减2mm，D等于铆钉长度减铆钉头高度；FB1为位移0mm到B位移之间任一点对应的铆接力，FC1点为B点与C点之间的任意一点对应的铆接力；FD1点为C点到D点之间的任意一点对应的铆接力。具体对应确定方式通过实验数据形成的F-X的力与位移曲线确定，其中B、C、D指得是上述曲线中的位移位置，确定了位移位置结合上述曲线即可确定对应的铆接力。
进一步地，所述数据采集系统还用于输出质量报表。
本发明的自冲孔铆接工艺质量状态的自动判定方法，通过数据采集系统实时获取铆接过程的铆接参数及过程曲线，再根据铆接压力曲线的实时变化以及铆接的板材搭接信息，计算出能判定铆接质量状态的实测值，并将该实测值与设定的标准值进行比较，能自动判断铆接工艺的质量状态，提高质量监测效率、实现铆点全检测，极大的减少铆接质量失效导致的白车身报废，避免大量生产出质量有缺陷的白车身无法发现，保证白车身铆接质量。
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为本发明的自冲孔铆接工艺中板材和铆钉形变过程的结构示意图；
图2为本发明的自冲孔铆接完成时铆钉和板材形变后的结构示意图；
图3为本发明的自冲孔铆接工艺质量状态采集系统的详细工作原理图；
图4为本发明的自冲孔铆接工艺质量状态采集系统的质量缺陷判断表图；
图5为本发明的自冲孔铆接工艺质量状态采集系统的压力位移曲线图；以及
图6为本发明的自冲孔铆接工艺质量状态采集系统的斜率位移曲线图。
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。
图3-图6示出了根据本发明的一些实施例。
如图3所示，一种自冲孔铆接工艺质量状态的自动判定方法，包括如下步骤：
标准值输入：在服务器中输入上述铆接压力FB、FC、FD、斜率Kmax、Kmax/2、以及位置Xkmax、Xkmax/2、KCDmin的标准值；斜率指F-X力与位移曲线中铆接力F的斜率值，Kmax指最大斜率值、Kmax/2指最大斜率一半值，KCDmin指位移C点和D点间对应标准铆接力的斜率值。
实时数据采集：通过数据采集系统实时采集铆接过程中的铆接力F、及与之对应的位移X，得出铆接压力FB1、FC1、FD1、斜率Kmax1、Kmax1/2、KCDmin1、以及位置Xkmax、Xkmax/2的实测值。
数据对比及铆接质量判断：将实测值铆接压力FB1、FC1、FD1、斜率Kmax1、Kmax1/2、KCDmin1、以及位置Xkmax1、Xkmax1/2与服务器的标准值铆接压力FB、FC、FD、斜率Kmax、Kmax/2、KCDmin、以及位置Xkmax、Xkmax/2分别对应进行对比。具体指实测值铆接压力FB1、FC1、FD1与服务器的标准值铆接压力FB、FC、FD分别对应比较，斜率Kmax1、Kmax1/2、KCDmin1与服务器的标准值斜率Kmax、Kmax/2、KCDmin分别对应比较，位置Xkmax1、Xkmax1/2与服务器的标准值位置Xkmax、Xkmax/2分别对应进行对比。从而判定质量缺陷的存在。
其中，B等于上层板厚度和铆模深度之和，C等于铆钉长度减2mm，D等于铆钉长度减铆钉头高度；FB1为位移0mm到B位移之间任一点对应的铆接力，FC1点为B点与C点之间的任意一点对应的铆接力；FD1点为C点到D点之间的任意一点对应的铆接力。具体对应确定方式通过实验数据形成的F-X的力与位移曲线确定。
具体地，下面根据各项实测值对铆接的缺陷进行具体地判定：
若实测值FB1、FC1均大于系统配置标准值FB、FC则判断输出铆钉屈服不合格。
若实测值FD1大于配置值且实测值Xkmax1/2是大于配置值标准值Xkmax/2在0.5以上，则输出Tmin不合格。
若实测值Fmax1是系统配置标准值Fmax的1.2倍，且实测值Kmax1是系统配置标准值Kmax的1.4倍，则输出互锁不合格。
若实测值KCDmin1小于系统配置标准值KCDmin则输出边缘开裂质量缺陷。
若实测值Fmax1是系统配置标准值Fmax的m倍，且m∈[1,﹢∞)，则输出铆模开裂质量缺陷。若实测值Fmax1是系统配置标准值Fmax的m倍，且m∈(0,1)，则满足判定条件，判定铆接合格；反之铆接不合格，并发出预警(如图4所示)。
具体地，所述铆接数据库通过大量铆接工艺试验获取，在铆接工艺试验时使用与铆接设备连接的数据采集系统采集铆接过程中的铆接力F、及与之对应的位移X，从而形成所述铆接数据库。并对数据库中的数据进行处理，将铆接数据库中的数据通过拟合算法生成铆接力F-位移X曲线(如图5)、铆接力的斜率K-位移X曲线(如图6)。
具体地，标准值确定的方法，在所述铆接数据库中选取铆钉屈服合格、Tmin穿刺合格、互锁合格、无边缘开裂等质量缺陷的铆接点的铆接数据，并计算出这一部分铆接数据相应的铆接压力FB、FC、FD、斜率Kmax、Kmax/2、以及位置Xkmax、Xkmax/2的实时测试计算值，再通过特定算法计算出这些数值的标准值。
其中，通过采集系统中的预设的质量判断标准，不仅可以判断铆接点是否合格，进一步能具体判断每一个铆接点质量是否存在铆钉屈服、Tmin穿刺不合格、互锁不合格、边缘开裂等质量缺陷，并生成质量报表。
其中，技术人员或操作人员可以根据所述数据采集系统还能输出的质量报表中的数据、以及对应的质量状况，判断铆接点是否合格，同时，质量报表的导出可以方便后续质量追踪。
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 (5)

1.一种自冲孔铆接工艺质量状态的自动判定方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：标准值输入：在服务器中输入铆接压力FB、FC、FD、斜率Kmax、Kmax/2、KCDmin、以及位置Xkmax、Xkmax/2的标准值；
S2：实时数据采集：通过数据采集系统实时采集铆接过程中的铆接压力F、及与之对应的位移X，得出铆接压力FB1、FC1、FD1、斜率Kmax1、Kmax1/2、KCDmin1、以及位置Xkmax1、Xkmax1/2的实测值；
S3：数据对比及铆接质量判断：将实测值铆接压力FB1、FC1、FD1、斜率Kmax1、Kmax1/2、KCDmin1、以及位置Xkmax1、Xkmax1/2与服务器的标准值铆接压力FB、FC、FD、斜率Kmax、Kmax/2、KCDmin、以及位置Xkmax、Xkmax/2分别对应进行对比，以自动判定铆接工艺质量状态。
2.根据权利要求1所述的自冲孔铆接工艺质量状态的自动判定方法，其特征在于，标准值通过铆接工艺试验获取，在铆接工艺试验时使用与铆接设备连接的数据采集系统采集铆接过程中的铆接力F、及与之对应的位移X。
3.根据权利要求1所述的自冲孔铆接工艺质量状态的自动判定方法，其特征在于，数据采集系统通过内部预设的质量判断方法，具体通过FB1、FC1的值来判断铆钉屈服；Fmax1和Xkmax1/2判断Tmin不合格；Fmax1和Kmax1判断互锁不合格；KCDmin1判断边缘开裂质量缺陷；Fmax1判断铆模开裂。
4.根据权利要求1所述的自冲孔铆接工艺质量状态的自动判定方法，其特征在于，B等于上层板厚度和铆模深度之和，C等于铆钉长度减2mm，D等于铆钉长度减铆钉头高度；FB1为位移0mm到B位移之间任一点对应的铆接力，FC1点为B点与C点之间的任意一点对应的铆接力；FD1点为C点到D点之间的任意一点对应的铆接力。
5.根据权利要求1所述的自冲孔铆接工艺质量状态的自动判定方法，其特征在于，所述数据采集系统还用于输出质量报表。
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