CN112246987A - 一种自适应定位的螺母铆接工装及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种自适应定位的螺母铆接工装及方法，包括顶杆、定位压紧套、工装座、锥形顶头和端面定位套；工装座呈开口结构，开口的一侧设置有通孔，通孔用于放置铆轴螺母；开口的另一侧设置有螺纹通孔，通孔轴线与螺纹通孔轴线同轴；定位压紧套呈圆柱状，定位压紧套的中心轴线上设置有螺纹通孔，定位压紧套与端面定位套转动连接，端面定位套的中心轴线上设置有通孔；定位压紧套穿过螺纹通孔将端面定位套顶压在工件上铆轴螺母安装孔周向的安装面上，定位压紧套与工装座通过定位套螺纹连接；顶杆呈圆柱状，顶杆与锥形顶头转动连接；顶杆穿过定位压紧套中心的螺纹通孔将锥形顶头顶压在工件的铆轴螺母上，顶杆与定位压紧套之间通过顶杆螺纹连接。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工领域，具体为一种自适应定位的螺母铆接工装及方法。
背景技术
铆轴螺母安装技术是航空发动机研发工作的重要组成部分，是保障发动机可靠性及寿命的关键技术。铆轴螺母在航空发动机上应用较为广泛，铆轴螺母安装质量关系着发动机的可靠性及寿命。目前，在航空发动机行业内铆轴螺母安装通常采用传统的单螺纹式手动工装压铆，此类铆接工装在使用过程中存在很大的风险，无法做到精确对正铆接，安装合格率和效率取决于操作人员的技术能力和经验，通常铆接合格率不会超过50％。现有的铆接工装不对正铆接会造成的顶杆偏斜、螺母扩边后贴不靠、孔边裂纹等问题，严重影响日常的生产加工。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种自适应定位的螺母铆接工装及方法，操作简单、效率高、成本较低，有效地解决了铆轴螺母铆接合格率低的问题，同时也减少了人为因素对铆接质量的影响。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种自适应定位的螺母铆接工装，包括顶杆、定位压紧套、工装座、锥形顶头和端面定位套；
所述工装座呈开口结构，工装座上开口的一侧设置有通孔，通孔用于放置铆轴螺母；开口的另一侧设置有螺纹通孔，所述通孔轴线与螺纹通孔轴线同轴；
所述定位压紧套呈圆柱状，定位压紧套的中心轴线上设置有螺纹通孔，定位压紧套与端面定位套转动连接，端面定位套的中心轴线上设置有通孔；所述定位压紧套穿过螺纹通孔将端面定位套顶压在工件上铆轴螺母安装孔周向的安装面上，定位压紧套与工装座通过定位套螺纹连接；
所述顶杆呈圆柱状，顶杆与锥形顶头转动连接；顶杆穿过定位压紧套中心的螺纹通孔将锥形顶头顶压在工件的铆轴螺母上，顶杆与定位压紧套之间通过顶杆螺纹连接。
优选的，所述工装座上的通孔直径小于螺纹通孔直径。
优选的，所述顶杆的另一端固定设置有施力手柄，所述施力手柄垂直于顶杆的轴线。
进一步的，所述施力手柄固定部位的顶杆直径大于非固定部位的顶杆直径。
优选的，所述锥形顶头包括60°锥形顶头、90°锥形顶头和120°锥形顶头。
优选的，所述工装座的开口上设置通孔一侧的厚度小于设置螺纹通孔一侧的厚度。
优选的，所述工装座上固定设置有固定手柄，所述固定手柄垂直于通孔和螺纹通孔的轴线。
一种自适应定位的螺母铆接方法，基于上述任意一项所述的一种自适应定位的螺母铆接工装，包括以下步骤，
步骤1，使用工装座将铆轴螺母顶压在工件上的铆轴螺母安装孔中，调整定位压紧套位置，使端面定位套与铆轴螺母安装孔周向的安装面相贴合；
步骤2，用锥形顶头压靠铆轴螺母安装边，使得锥形顶头与铆轴螺母的轴线相重合；
步骤3，缓慢转动顶杆，使锥形顶头和端面定位套全部压紧；
步骤4，转动顶杆，锥形顶头压铆铆轴螺母，使螺母安装边完全贴靠零件，完成螺母铆接。
优选的，步骤3中，首先将顶杆转动1/4～1/2周，使锥形顶头压紧铆轴螺母，端面定位套压紧工件的安装面。
优选的，步骤4中，首先采用60°锥形顶头压铆铆轴螺母，使铆轴螺母安装边缓慢扩大；再用90°锥形顶头继续缓慢压铆铆轴螺母，使铆轴螺母安装边再次扩大；最后用120°锥形顶头完成压铆，使螺母安装边完全贴合工件上的铆轴螺母安装边，完成螺母铆接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供一种自适应定位的螺母铆接工装，通过顶杆螺纹驱动铆接顶杆，传递轴向载荷给顶杆前端的锥形顶头，实现对铆轴螺母的扩边；定位套螺纹用于驱动定位压紧套，传递轴向载荷给端面定位套，实现端面定位套与铆轴螺母安装边端面的压紧贴靠，实现双螺纹驱动；通过端面定位套与铆轴螺母安装边的贴靠，使定位套与安装边平行，保证定位压紧套和顶杆与螺母端面的垂直；通过锥形顶头自动找正螺母的轴线位置，保证顶杆与螺母的同轴度，实现铆接定位。在铆接时螺母安装边扩边后轴向高度会略有降低，定位压紧套受顶杆螺纹的摩擦力影响而转动，通过定位套螺纹使其沿轴向移动，推动端面定位套跟压螺母安装边，实现自适应定位。利用自适应定位原理提升铆接质量，解决不对正铆接所造成的顶杆偏斜、螺母扩边后贴不靠、孔边裂纹等问题。
进一步的，通过在顶杆上设置施力手柄，在转动顶杆时便于施加扭转力，提高锥形顶头挤压铆轴螺母的力，增加铆接效率。
进一步的，锥形顶头包括60°锥形顶头、90°锥形顶头和120°锥形顶头。通过设置不同规格的锥形顶头，实现阶段性压铆，避免一次压铆角度过大，造成裂纹。
进一步的，工装座的开口上设置通孔一侧的厚度小于设置螺纹通孔一侧的厚度。通过增加螺纹通孔一侧的厚度，在进行铆接的过程中，工装座能够
进一步的，通过在工装座上设置有固定手柄，在转动顶杆时，起到稳定螺母铆接工装的作用，方式扭转力过大产生工装倾斜等问题，避免造成工装孔边裂纹等问题。
一种自适应定位的螺母铆接方法，通过先将铆轴螺母顶压在工件，再调整定位压紧套位置，方便锥形顶头对准铆轴螺母的中心轴线，保证顶杆与螺母的同轴度，实现铆接定位。通过缓慢转动顶杆进行压铆，定位压紧套受顶杆螺纹的摩擦力影响而转动，通过定位套螺纹使其沿轴向移动，推动端面定位套跟压螺母安装边，实现自适应定位。操作简单、效率高、成本较低，有效地解决了铆轴螺母进行铆接合格率低的问题，同时也减少了人为因素对铆接质量的影响，适用于各种铆接结构的零件。
附图说明
图1为本发明实施例一种自适应定位的螺母铆接工装结构示意图；
图2为本发明实施例铆轴螺母安装示意图；
图3为本发明实施例工装弓形体结构示意图；
图4为本发明实施例工装定位压紧衬套结构示意图；
图5为本发明实施例工装锥形顶杆结构示意图；
图中：1为顶杆、2为定位压紧套、3为工装座、4为锥形顶头、5为端面定位套、6为铆轴螺母、7为工件、8为顶杆螺纹、9为定位套螺纹、10为铆轴螺母安装边、11为固定手柄、12为施力手柄。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种自适应定位的螺母铆接工装，包括顶杆1、定位压紧套2、工装座3、锥形顶头4和端面定位套5。
工装座3呈开口结构，工装座3上开口的一侧设置有通孔，通孔用于放置铆轴螺母6；开口的另一侧设置有螺纹通孔，通孔轴线与螺纹通孔轴线同轴。
定位压紧套2呈圆柱状，定位压紧套2的中心轴线上设置有螺纹通孔，定位压紧套2的一端设置有圆形凹槽，所述端面定位套5的中心设置有圆形凸台，圆形凹槽与圆形凸台转动连接，端面定位套5中圆形凸台的中心轴线上设置有通孔；所述定位压紧套2穿过螺纹通孔将端面定位套5顶压在工件7上铆轴螺母安装孔周向的安装面上，定位压紧套2与工装座3通过定位套螺纹9连接。
顶杆1呈圆柱状，顶杆1的端部设置有圆形凸台，锥形顶头4的平面上设置有圆形凹槽，顶杆1的圆形凸台与锥形顶头4的圆形凹槽转动连接；顶杆1穿过定位压紧套2中心的螺纹通孔将锥形顶头4顶压在工件7的铆轴螺母6上，顶杆1与定位压紧套2之间通过顶杆螺纹8连接。
本发明的一种自适应定位的螺母铆接工装，铆接工装采用双螺纹驱动设计，一是在顶杆1与定位压紧套2之间设置顶杆螺纹8；二是在定位压紧套2与弓形体之间设置定位套螺纹9。其中锥形顶头4可设计不同的规格，分别用于初步压铆、二次压铆和最终压铆，以便实现阶段性压铆，避免一次压铆角度过大，造成裂纹。
双螺纹驱动：顶杆螺纹8用于驱动铆接顶杆1，传递轴向载荷给顶杆1前端的锥形顶头4，实现对铆轴螺母6的扩边；定位套螺纹9用于驱动定位压紧套2，传递轴向载荷给端面定位套5，实现端面定位套5与铆轴螺母安装边10端面的压紧贴靠。
自适应定位：定位原理：通过端面定位套5与铆轴螺母安装边10的贴靠，使端面定位套5与安装边平行，保证定位压紧套2和顶杆1与螺母端面的垂直；通过锥形顶头4自动找正螺母的轴线位置，保证顶杆1与铆轴螺母6的同轴度，实现铆接定位。自适应原理：铆接时螺母安装边扩边后轴向高度会略有降低，定位压紧套2受顶杆螺纹8的摩擦力影响而转动，通过定位套螺纹9使其沿轴向移动，推动端面定位套5跟压螺母安装边，实现自适应定位。
实施例
在低压涡轮轴工件的螺母铆接为例，如图1至图5所示，一种自适应定位的螺母铆接工装，其特征在于，包括顶杆1、定位压紧套2、弓形体、锥形顶头4和端面定位套5；顶杆1与定位压紧套2之间设置顶杆螺纹8；定位压紧套2与弓形体之间设置了定位套螺纹8。通过顶杆螺纹8驱动铆接顶杆1，传递轴向载荷给顶杆前端的锥形顶头4，实现对铆轴螺母6的扩边；定位套螺纹9用于驱动定位压紧套2，传递轴向载荷给端面定位套5，实现端面定位套5与铆轴螺母安装边端面的压紧贴靠。
一种自适应定位的螺母铆接方法，具体包括以下步骤，
步骤1，将铆轴螺母6放到弓形体上，然后由弓形体将铆轴螺母6顶到低压涡轮轴的铆接安装孔上，调整定位压紧套2位置，使端面定位套3贴靠铆轴螺母6；
步骤2，用60°锥形顶头压靠铆轴螺母安装边10，找正轴向位置；
步骤3，缓慢转动顶杆1/4～1/2周，使锥形顶头4、端面定位套5全部压紧，检查工装、螺母的定位情况，应不发生晃动；
步骤4，慢慢压铆铆轴螺母6，使铆轴螺母安装边10缓慢扩大；
步骤5，用90°锥形顶头继续缓慢压铆铆轴螺母6，使铆轴螺母安装边10再次扩大；
步骤6，用120°锥形顶头完成最终的压铆，使铆轴螺母安装边10完全贴靠零件；
步骤7，分解工装，检查铆接质量。
对完成后的铆轴螺母6进行推力加载试验，检验铆接效果。
在进行铆轴螺母6的铆接工装结构制造时，首先需要了解铆接工装的结特特征和铆接设计要求，根据铆接质量要求，计算载荷的大致范围，从而确定整个螺母铆接工装的强度以及锥形顶头4的硬度。
本发明的螺母铆接工装结构设计巧妙、操作简单、效率高、成本较低，有效地解决了铆轴螺母6进行铆接合格率低的问题，同时也减少了人为因素对铆接质量的影响，适用于各种铆接结构的零件。
Claims (10)
1.一种自适应定位的螺母铆接工装，其特征在于，包括顶杆(1)、定位压紧套(2)、工装座(3)、锥形顶头(4)和端面定位套(5)；
所述工装座(3)呈开口结构，工装座(3)上开口的一侧设置有通孔，通孔用于放置铆轴螺母(6)；开口的另一侧设置有螺纹通孔，所述通孔轴线与螺纹通孔轴线同轴；
所述定位压紧套(2)呈圆柱状，定位压紧套(2)的中心轴线上设置有螺纹通孔，定位压紧套(2)与端面定位套(5)转动连接，端面定位套(5)的中心轴线上设置有通孔；所述定位压紧套(2)穿过螺纹通孔将端面定位套(5)顶压在工件(7)上铆轴螺母安装孔周向的安装面上，定位压紧套(2)与工装座(3)通过定位套螺纹(9)连接；
所述顶杆(1)呈圆柱状，顶杆(1)与锥形顶头(4)转动连接；顶杆(1)穿过定位压紧套(2)中心的螺纹通孔将锥形顶头(4)顶压在工件(7)的铆轴螺母(6)上，顶杆(1)与定位压紧套(2)之间通过顶杆螺纹(8)连接。
2.根据权利要求1所述的一种自适应定位的螺母铆接工装，其特征在于，所述工装座(3)上的通孔直径小于螺纹通孔直径。
3.根据权利要求1所述的一种自适应定位的螺母铆接工装，其特征在于，所述顶杆(1)的另一端固定设置有施力手柄(12)，所述施力手柄(12)垂直于顶杆(1)的轴线。
4.根据权利要求3所述的一种自适应定位的螺母铆接工装，其特征在于，所述施力手柄(12)固定部位的顶杆(1)直径大于非固定部位的顶杆(1)直径。
5.根据权利要求1所述的一种自适应定位的螺母铆接工装，其特征在于，所述锥形顶头(4)包括60°锥形顶头、90°锥形顶头和120°锥形顶头。
6.根据权利要求1所述的一种自适应定位的螺母铆接工装，其特征在于，所述工装座(3)的开口上设置通孔一侧的厚度小于设置螺纹通孔一侧的厚度。
7.根据权利要求1所述的一种自适应定位的螺母铆接工装，其特征在于，所述工装座(3)上固定设置有固定手柄(11)，所述固定手柄(11)垂直于通孔和螺纹通孔的轴线。
8.一种自适应定位的螺母铆接方法，其特征在于，基于权利要求1至7任意一项所述的一种自适应定位的螺母铆接工装，包括以下步骤，
步骤1，使用工装座(3)将铆轴螺母(6)顶压在工件(7)上的铆轴螺母安装孔中，调整定位压紧套(2)位置，使端面定位套(5)与铆轴螺母安装孔周向的安装面相贴合；
步骤2，用锥形顶头(4)压靠铆轴螺母安装边(10)，使得锥形顶头(4)与铆轴螺母(6)的轴线相重合；
步骤3，缓慢转动顶杆(1)，使锥形顶头(4)和端面定位套(3)全部压紧；
步骤4，转动顶杆(1)，锥形顶头(4)压铆铆轴螺母(6)，使螺母安装边完全贴靠零件，完成螺母铆接。
9.根据权利要求8所述的一种自适应定位的螺母铆接方法，其特征在于，步骤3中，首先将顶杆(1)转动1/4～1/2周，使锥形顶头(4)压紧铆轴螺母(6)，端面定位套(3)压紧工件(7)的安装面。
10.根据权利要求8所述的一种自适应定位的螺母铆接方法，其特征在于，步骤4中，首先采用60°锥形顶头压铆铆轴螺母，使铆轴螺母安装边缓慢扩大；再用90°锥形顶头继续缓慢压铆铆轴螺母，使铆轴螺母安装边再次扩大；最后用120°锥形顶头完成压铆，使螺母安装边完全贴合工件(7)上的铆轴螺母安装边(10)，完成螺母铆接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210122 |
|
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