CN112974718B - 一种适用于铸件的铆钉铆接装置及高度补偿铆接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于铸件的铆钉铆接装置及高度补偿铆接方法，属于铸件加工技术领域，其通过XYZ轴伺服、铆接动力头、底板夹具以及铆接动力头上铆杆和位移尺的对应设置，能准确实现待铆接铸件的定位装夹，并在铆接加工前实现待铆接铆钉相关参数的测定，进而自适应补偿因铸件加工误差所引入的铆接误差，准确完成铆钉的铆接作业。本发明的适用于铸件的铆钉铆接装置，其结构简单，操作简便，能在实现铆钉铆接作业的同时，有效补偿因铸件或者铆钉加工误差所带来的尺寸误差，确保铆钉铆接的准确性，提升铸件的铆接质量，减少不良产品的产生，保证铸件上铆接结构的稳定性和性能可靠性，降低铸件的制备成本，具有较好的实用价值和应用前景。

Description

一种适用于铸件的铆钉铆接装置及高度补偿铆接方法
技术领域
本发明属于铸件加工技术领域，具体涉及一种适用于铸件的铆钉铆接装置及高度补偿铆接方法。
背景技术
压铸成型是一种发展较为成熟的制造技术，在诸如汽车零部件制造等领域中有着广泛的应用。在铸造件的压铸成型过程中，往往会遇到零部件上需要进行部件连接的需求，而铆接便是一种十分应用较为广泛的连接工艺。
对于铸造件而言，其需要进行铆接的铆钉往往在零部件成型时直接一体成型在铸件上，再在待铆接的结构匹配于铸件后进行铆钉的铆接作业。
目前，针对铸件上铆钉的铆接大多采用人工操作铆接机械来对应完成，这种方式虽然能一定程度上满足铸件的铆钉铆接需求。但是，由于铆接对象是由铸造工艺制备的铸件，而刚完成生产的毛坯配件通常会存在一定的尺寸差异，导致铆钉的实际高度与设计高度存在一定的误差，进而导致通过现有铆接工艺得到的铆钉强度不够，容易发生铆裂、崩缺等现象，铆钉的拉拔力测试往往也会不合格，铆接的不良率高，进而导致铸件的不合格品较多，影响铸件的制备成本。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种适用于铸件的铆钉铆接装置及高度补偿铆接方法，能准确实现铸件上铆钉的铆接，减少因铆钉加工误差所引入的铆接误差，避免铆钉的铆接过度或者铆接不足，确保铸件铆接的效率和精度。
为实现上述目的，本发明的一个方面，提供一种适用于铸件的铆钉铆接装置，其包括机架，还包括X轴伺服、Y轴伺服和Z轴伺服；
所述X轴伺服设置在机架的顶部，其轴线水平设置，并具备可在其轴向上往复运动的滑动部；
所述Y轴伺服水平设置在所述X轴伺服的下方，其轴线与所述X轴伺服的轴线在空间中正交设置；且所述Y轴伺服上设置有可沿其轴向往复运动的滑台，并在滑台上对应设置有底板夹具，用于待铆接铸件的定位、装夹；
所述Z轴伺服设置在所述滑动部上，并在Z轴伺服上设置有铆接动力头，使得该铆接动力头可在Z轴伺服的带动下进行竖向升降；所述铆接动力头的底部沿竖向设置有铆杆，其可在该铆接动力头竖向升降时同步运动，并在竖向抵接对应铆钉后将其铆接；且所述滑动部上还设置有可在竖向上往复伸缩的位移尺，其初始位置与所述铆杆的初始位置对应，用于测定待铆接铆钉的初始长度以及所述铆杆与铸件基准面之间的距离。
作为本发明的进一步改进，所述铆杆与所述位移尺在X轴方向上间隔设置。
作为本发明的进一步改进，所述位移尺单独设置在滑动部上。
作为本发明的进一步改进，所述位移尺集成在所述铆接动力头中，并可相对所述铆接动力头进行竖向升降。
作为本发明的进一步改进，所述位移尺的竖向升降通过气缸驱动、液压缸驱动或者电机驱动。
本发明的进一步改进，提供一种适用于铸件的高度补偿铆接方法，其利用所述的适用于铸件的铆钉铆接装置来完成，其铆接过程包括：
(1)确定待铆接铆钉在铆接前后的高度差S；
(2)将铸件定位在底板夹具上并装夹固定，将对应部件匹配装设在待铆接的铆钉上；
(3)控制所述Y轴伺服带动所述底板夹具及所述铸件运动，将所述铸件驱动到所述X轴伺服的正下方，使得待铆接的铆钉与位移尺处于同一个竖向平面中；
(4)控制所述X轴伺服工作，将所述位移尺驱动到与对应铆钉竖向对正的位置；
(5)控制所述位移尺下降，测量出铆接前所述铆钉的高度H，以及铆杆初始位置与铸件基准面之间的距离E；
(6)控制所述位移尺复位，再将铆杆带动到与所述铆钉竖向对正的位置；
(7)根据公式L＝E-H+S确定所述铆杆在Z轴方向上的行程L，再控制所述Z轴伺服在Z轴方向上运动，使得所述铆杆竖向下降并在抵接所述铆钉后完成铆接作业。
作为本发明的进一步改进，所述X轴伺服、所述Y轴伺服和/或所述Z轴伺服的控制通过PLC机构实现。
上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：
(1)本发明的适用于铸件的铆钉铆接装置，其通过XYZ轴伺服、铆接动力头、底板夹具以及铆接动力头上铆杆和位移尺的对应设置，能准确实现待铆接铸件的定位装夹，并在铆接加工前实现待铆接铆钉相关参数的测定，进而自适应补偿因铸件加工误差所引入的铆接误差，确保铆钉铆接的准确性，避免出现铆钉过度铆接或者铆接不足的情形，保证铆钉铆接后的性能可靠性，减少不合格铸件的出现，降低铸件的不良率；
(2)本发明的适用于铸件的铆钉铆接装置，其结构简单，操作简便，能在实现铸件上铆钉铆接作业的同时，有效补偿因铸件或者铆钉加工误差所带来的尺寸误差，确保铆钉铆接的准确性，提升铸件的铆接质量，减少不良产品的产生，保证铸件上铆接结构的稳定性和性能可靠性，提升铸件的加工质量，降低铸件的制备成本，具有较好的实用价值和应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例中适用于铸件的铆钉铆接装置的整体结构示意图；
图2是本发明实施例中铸件上铆钉进行铆接时的示意图；
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：
1、机架；2、X轴伺服；3、Y轴伺服；4、Z轴伺服；5、铆接动力头；6、铆杆；7、位移尺；8、铸件；9、底板夹具；801、铆钉；802、防溅板；803、铸件基准面。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例：
请参阅图1，本发明优选实施例中的适用于铸件的铆钉铆接装置包括机架1，机架1的底部固定支撑在加工平台上，且机架1上设置有X轴伺服2，X轴伺服2的轴线水平设置，并在X轴伺服2上设置有可沿其轴线往复运动的滑动部。
同时，在上述滑动部上对应设置有Z轴伺服4，使得Z轴伺服4可在滑动部的带动下进行X轴伺服2轴向(X轴方向)上的往复运动，以与铸件8上的对应铆钉801竖向对正。相应地，在加工平台上对应机架1还设置有Y轴伺服3，如图1中所示，并在Y轴伺服3上设置有可沿Y轴伺服3轴向(Y轴方向)往复运动的滑台，且X轴伺服2与Y轴伺服3的轴线在空间中正交设置，即两者的轴线分别水平吧，且两轴线在同一水平面(如加工平台的表面)上的投影相互垂直。
此外，在Y轴伺服3的滑台上对应设置有底板夹具9，用于待铆接铸件8的对应固定和装夹，使得铸件8可以准确定位于X轴伺服2的下方，继而通过X轴伺服2与Y轴伺服3的对应运动，可以实现铆接动力头5与铸件8不同部位在竖向上的对正。
进一步地，在Z轴伺服4上对应设置有铆接动力头5，其轴线沿竖向设置，可在Z轴伺服4的带动下进行竖向上的往复运动，且铆接动力头5的底部沿竖向设置有铆杆6，使得铆杆6可在Z轴伺服4的带动下进行竖向(即Z轴方向)上的往复升降运动。
相应地，在铆接动力头5中还对应集成有位移尺7，其初始位置与铆杆6的初始位置对应，并可在竖向上进行往复升降，以测定铆接前铆钉801的高度H(即铆钉801顶面与铸件基准面803之间的竖向距离)和铸件基准面803与铆杆6初始位置的距离E，如图2中所示。相应地，对应不同尺寸的铆钉801而言，其铆接前后的高度差为S，此值可以在铆接前通过铸件的加工尺寸以及铆接工艺来确定。优选地，位移尺7与铆杆6在X轴方向上间隔设置，以确保位移尺7完成距离/高度测试后，仅需控制铆杆6在X轴方向上运动两者间隔的距离，便可实现铆杆6与待铆接的铆钉801在竖向上的对正，进而简化装置的控制过程。
通过上述参数的设置，可以通过公式L＝E-H+S来计算铆接加工时Z轴伺服4的最终行程L，以此指导Z轴伺服4完成Z轴上的伺服运动。通过位移尺7的对应设置，可以自适应补偿处铆钉801加工时存在的尺寸误差，进而保证各铆钉801铆接尺寸的精确性。
可以理解，位移尺7可以集成在铆接动力头5中，也能单独设置在滑动部上。同时，在实际设置时，位移尺7的竖向驱动可以通过气缸或者液压缸来进行，也可采用电机驱动的方式来进行，且具体的驱动形式可以是丝杆形式、齿轮-齿条形式、伸缩轴形式等。
在优选实施例中，以铸件8上防溅板802的铆接过程为例，介绍利用上述铆钉铆接装置进行铸件上铆钉铆接作业的具体过程：
(1)、根据铆钉801的设计尺寸和设计铆接尺寸确定铆钉铆接前后的高度差S，也即是确定铆杆6沿Z轴方向的有效进给量；
(2)、将待铆接的铸件8装夹在底板夹具9上并固定，并将对应部件匹配在待铆接的铆钉801处，例如图2中所示的防溅板802；
(3)、控制Y轴伺服3带动底板夹具9和铸件8在Y轴方向上对应运动，使得铸件8被驱动到X轴伺服2的正下方，使得待铆接的铆钉801与位移尺7处于同一个竖向平面中；
(4)、控制X轴伺服2工作，带动位移尺7跟随铆接动力头5进行X轴方向上的运动，直至位移尺7与铆钉801在竖向上对正；
(5)、控制位移尺7下降，测量出铆接前铆钉801的高度H，以及初始位置与铸件基准面803之间的距离E；
(6)、控制位移尺7复位，控制X轴伺服2工作，将铆杆6带动到与铆钉801竖向对正的位置；
(7)、根据公式L＝E-H+S，来确定铆杆6在Z轴方向上的行程，控制Z轴伺服4在Z轴方向上运动L的距离，使得铆杆6竖向下降并在抵接铆钉801后完成铆接作业；
(8)、控制铆杆6复位，并重复步骤(1)～(7)中的过程，完成铸件8上各铆钉801的铆接作业；
(9)、控制各部件复位，并将完成铆接的铸件8从底板夹具9上取下。
显然，上述各伺服的控制过程在实际设置时可以通过设计特定的PLC机构来实现，确保整个铆接过程的自动化或者半自动化进行，提升铆接的效率。
本发明中的适用于铸件的铆钉铆接装置，其结构简单，操作简便，能在实现铸件上铆钉铆接作业的同时，有效补偿因铸件或者铆钉加工误差所带来的尺寸误差，确保铆钉铆接的准确性，提升铸件的铆接质量，减少不良产品的产生，保证铸件上铆接结构的稳定性和性能可靠性，提升铸件的加工质量，降低铸件的制备成本，具有较好的实用价值和应用前景。
本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种适用于铸件的高度补偿铆接方法，其利用铆钉铆接装置来实现，该铆钉铆接装置包括机架、X轴伺服、Y轴伺服和Z轴伺服；其特征在于，
所述X轴伺服设置在机架的顶部，其轴线水平设置，并具备可在其轴向上往复运动的滑动部；
所述Y轴伺服水平设置在所述X轴伺服的下方，其轴线与所述X轴伺服的轴线在空间中正交设置；且所述Y轴伺服上设置有可沿其轴向往复运动的滑台，并在滑台上对应设置有底板夹具，用于待铆接铸件的定位、装夹；
所述Z轴伺服设置在所述滑动部上，并在Z轴伺服上设置有铆接动力头，该铆接动力头可在Z轴伺服的带动下进行竖向升降；所述铆接动力头的底部沿竖向设置有铆杆，其可在该铆接动力头竖向升降时同步运动，并在竖向抵接对应铆钉后将其铆接；且所述滑动部上还设置有可在竖向上往复伸缩的位移尺，其初始位置与所述铆杆的初始位置对应，用于测定铆接前铆钉的高度以及所述铆杆与铸件基准面之间的距离；
利用所述铆钉铆接装置进行铸件的高度补偿铆接方法，其铆接过程包括：
(1)确定待铆接铆钉在铆接前后的高度差S；
(2)将铸件定位在底板夹具上并装夹固定，将对应部件匹配装设在待铆接的铆钉上；
(3)控制所述Y轴伺服带动所述底板夹具及所述铸件运动，将所述铸件驱动到所述X轴伺服的正下方，使得待铆接的铆钉与位移尺处于同一个竖向平面中；
(4)控制所述X轴伺服工作，将所述位移尺驱动到与对应铆钉竖向对正的位置；
(5)控制所述位移尺下降，测量出铆接前铆钉的高度H，以及铆杆初始位置与铸件基准面之间的距离E；
(6)控制所述位移尺复位，再将铆杆带动到与所述铆钉竖向对正的位置；
(7)根据公式L＝E-H+S确定所述铆杆在Z轴方向上的行程L，再控制所述Z轴伺服在Z轴方向上运动，使得所述铆杆竖向下降并在抵接所述铆钉后完成铆接作业。
2.根据权利要求1所述的适用于铸件的高度补偿铆接方法，其中，所述铆杆与所述位移尺在X轴方向上间隔设置。
3.根据权利要求1或2所述的适用于铸件的高度补偿铆接方法，其中，所述位移尺单独设置在滑动部上。
4.根据权利要求1或2所述的适用于铸件的高度补偿铆接方法，其中，所述位移尺集成在所述铆接动力头中，并可相对所述铆接动力头进行竖向升降。
5.根据权利要求4所述的适用于铸件的高度补偿铆接方法，其中，所述位移尺的竖向升降通过气缸驱动、液压缸驱动或者电机驱动。
6.根据权利要求1所述的适用于铸件的高度补偿铆接方法，其中，所述X轴伺服、所述Y轴伺服和/或所述Z轴伺服的控制通过PLC机构实现。
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