CN104550618B - 一种气液增压自冲铆接机 - Google Patents

一种气液增压自冲铆接机 Download PDF

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Abstract

一种气液增压自冲铆接机，包括气液增压控制***、自冲铆接机构、支撑座和电路控制***；气液增压控制***包括气液增压缸、压缩空气泵和各类控制阀，自冲铆接机构包括增压缸支架、上冲头、下冲头、C型框架、模具等，气液增压控制***通过气液增压缸与自冲铆接机构连接，整个装置置于支撑座上。本发明的具有结构简单、生产成本低、结构空间占用面积小、安全可靠等优点，其电路控制***简单且易于实现，操作方便；具有全自动化的铆接过程，铆接速度快，效率高，可以实现连续作业；通过更换冲头和模具，还可用于管状铆钉、带法兰管状铆钉、椭圆管状铆钉、无铆钉等多种铆钉铆接。

Description

一种气液增压自冲铆接机
技术领域
本发明属于机械制造设备技术领域，涉及一种铆接设备。
背景技术
随着世界能源日趋紧张，在汽车、火车、飞机等交通运输工具中，人们越来越多地采用轻型材料来减轻自重。这些轻型材料和钢的连接以及彼此间的连接，采用传统的焊接工艺方法一直存在着难以逾越或难以保证连接件质量性能等问题：有些高强度材料对温度影响敏感，如果采用焊接方法，在焊接过程中容易产生局部过热，导致疲劳强度下降；具有表面镀层或不导电的有机保护层板料，不宜采用焊接方式连接；铝合金等焊接性能不好的板料，采用点焊的方式连接效果不理想。传统的铆接工艺都要求对铆接材料进行预冲孔，然后再用铆钉进行连接，这样的铆接工艺复杂、外观差、效率低且不易实现自动化。
自冲铆接是一种不需要预钻孔连接板料的机械紧固法。自冲铆接与点焊和传统铆接等板料连接工艺相比具有如下优点：能够连接多层铝、镀层薄钢板、强化塑料、复合材料；不需要预钻孔；耐疲劳；进行连接质量检查时可用肉眼直观观察；对环境影响小、无热辐射、无火花、无废料、低能耗、低噪声；能和粘合剂和润滑剂相容等。
实现自冲铆接技术，最重要的是自冲铆接机的研究。因此，开发结构简单、设备小、无液压油泄漏、铆接力可无极调速、利于生产制造、具有自主产权的新型动力驱动自冲铆接设备，对新型轻量化材料在国内汽车生产企业中的广泛应用具有重要意义，必将产生巨大的市场应用前景和经济价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种气液增压自冲铆接机，能够连接不同种类材料，其具有低成本、高效率、铆接力大，铆接速度快等特点，而且可以采用多种类型铆钉的自冲铆接技术，可靠性高、环境友好。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明包括气液增压控制***、自冲铆接机构、电路控制***和支撑座(10)。
所述的气液增压控制***包括气液增压缸(1)、压缩空气泵(20)、二位五通换向阀、调速节流阀、常开型空气压力控制开关(16)、常闭型空气压力控制开关(17)和气管。压缩空气泵(20)通过气管与二位五通换向阀A(14)、二位五通换向阀B(15)相连；二位五通换向阀A(14)通过气管与常闭型空气压力控制开关(17)、气液增压缸(1)的通气口P3、P4相连；二位五通换向阀B(15)通过气管分别与调速节流阀I(18)、调速节流阀II(19)相连，调速节流阀I(18)通过气管与常开型空气压力控制开关(16)、气液增压缸(1)的通气口P1相连，调速节流阀II(19)通过气管和气液增压缸(1)的通气口P2相连；气液增压缸(1)与自冲铆接机构连接；二位五通换向阀A(14)和二位五通换换向阀B(15)通过紧固螺钉装在支撑座(10)的工作台侧面。
所述的自冲铆接机构，包括增压缸支架(2)、上冲头(3)、下冲头(4)、压边圈(5)、弹簧珠子定位机构(6)、压弹簧(8)、可拆卸螺钉(9)、C型框架(11)、模具(12)、和带螺纹法兰盘(13)。增压缸支架(2)的一端与C型框架(11)的一端通过带螺纹法兰盘(13)连接，模具(12)连接在C型框架(11)的另一端；上冲头(3)的下端与下冲头(4)的上端通过螺纹连接；可拆卸螺钉(9)安装在下冲头(4)上，下冲头(4)与压边圈(5)通过可拆卸螺钉(9)定位连接；压弹簧(8)的一端与上冲头(3)连接，其另一端与压边圈(5)连接；弹簧珠子定位机构(6)安装在压边圈(5)内；自冲铆接机构连接在支撑座(10)上。
所述弹簧珠子定位机构(6)包括六个小圆珠和三个透明橡胶，压边圈(5)还设有通孔槽，六个小圆珠装在通孔槽内，三个透明橡胶设在通孔槽侧边。
所述气液增压缸(1)置于增压缸支架(2)之上，并通过螺栓连接，气液增压缸(1)活塞杆与上冲头(3)的上端通过螺纹连接。
所述的模具，根据铆钉类型不同，可以是凹模、平模。
所述支撑座(10)包括工作台、角钢和拉杆，工作台与四个角钢通过螺栓连接，两个拉杆分别交叉连接两个角钢，支撑座工作台与增压缸支架一端通过螺栓连接。
所电路控制***包括急停按钮SB1、启停按钮SB2、常开型空气压力控制开关SP1、常闭型空气压力控制开关SP2、二位五通换向阀B(15)接触线圈KM1和二位五通换向阀A(14)接触线圈KM2。急停按钮SB1的一端接电源输出电路、另一端接常闭型空气压力控制开关SP2，启停按钮SB2与二位五通换向阀B(15)常开触点KM1并联，一端接常闭型空气压力控制开关SP2；常开型空气压力控制开关SP1与二位五通换向阀A(14)常开触点KM2并联，并联后与二位五通换向阀A(14)接触线圈KM2串联，串联后与二位五通换向阀B(15)接触线圈KM1并联；并联一端接电源输出电路，另一端接启停按钮SB2。
所述气液增压自冲铆接机可用于半空心铆钉、管状铆钉(包括带法兰管状铆钉、椭圆管状铆钉)、无铆钉等多种铆钉铆接。
管状铆钉(带法兰管状铆钉、椭圆管状铆钉)铆接时，把模具(12)换成平模(24)，其铆接原理是将管状铆钉置于被铆接上、下层板料之间，再将夹有管状铆钉的板料置于平模(24)上，板料的被铆接处对准冲头，管状铆钉的中心轴必须与冲头的中心轴同轴；冲头向下移动，把管状铆钉上下两端分别压入上下层板料，铆钉上下端变形成喇叭状并形成机械自锁，从而完成连接。
无铆钉自冲铆接，其工艺原理是首先更换下冲头(4)和模具(12)为无铆冲头(25)和无铆凹模(26)；然后把被铆接板料平正放入，使要铆接的地方尽量对准无铆凹模和无铆冲头的轴心线；无铆冲头下降开始接触板料，在无铆冲头的推力作用下，上板料与无铆冲头接触的板料部分发生弹性弯曲变形；无铆冲头继续下行，挤压上、下板料，直到无铆冲头到达接近死点为止，这时铆接完成，无铆冲头(25)退出回到起始位置。
与其他自冲铆接设备相比，本发明具有如下优点和有益效果：
1、本发明的结构简单、具有生产成本低、制造简单、结构空间占用面积小、安全可靠等优点。
2、本发明的气液增压缸无液压油泄漏，由压缩空气泵产生压缩空气提供气压源，环保且出力大，铆接力在规定范围内无级可调。
3、本发明设有常开型和常闭型空气压力控制开关，压力控制开关通过设定压力值，由气压压力的改变使压力控制开关的状态发生改变，从而控制电路的通断，当气压压力超过压力控制开关压力设定值时，常开型空气压力控制开关自动接通，常闭型空气压力控制开关自动断开，使电路接通或断开。电路控制***简单且易于实现，操作方便。
4、本发明具有全自动化的铆接过程，铆接速度快，效率高，可以实现连续作业。
5、本发明的气液增压自冲铆接机，通过更换冲头和模具，还可用于管状铆钉、带法兰管状铆钉、椭圆管状铆钉、无铆钉等多种铆钉铆接。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中1为气液增压缸，2为增压缸支架，3为上冲头，4为下冲头，5为压边圈，6为弹簧珠子定位机构，7为铆钉，8为压弹簧，9为可拆卸螺钉，10为支撑座，11为C型框架，12为模具，13为带螺纹法兰盘，14为二位五通换向阀A，15为二位五通换向阀B，16为常开型空气压力控制开关，17为常闭型空气压力控制开关，18为调速节流阀I，19为调速节流阀II，20为压缩空气泵，P1、P2、P3、P4分别为气液增压缸的通气口。
图2是图1所示A处放大示意图。
图3是图2部分结构放大示意图。
图4是本发明的自冲铆接机构的示意图。
图5是本发明的气液增压控制***原理图。图中21为油压缸，22为预压腔，23为增压腔。
图6是本发明的电路控制***原理图。图中SB1为急停按钮，常闭状态；SB2为启停按钮，常开状态；KM1为二位五通换向阀B接触线圈和常开触点，KM2为二位五通换向阀A接触线圈和常开触点，SP1为常开型空气压力控制开关，SP2为常开型空气压力控制开关。
图7是C型框架结构示意图。
图8是上冲头结构示意图。
图9是下冲头结构示意图。
图10是压边圈结构示意图。
图11是增压缸支架结构示意图。
图12是支撑座的工作台结构示意图。
图13是支撑座的角钢和拉杆结构示意图。
图14是管状铆钉(带法兰管状铆钉、椭圆管状铆钉)铆接工艺原理图。图中(a)管状铆钉结构图，(b)管状铆钉自冲铆接工艺原理图。
图15是模具(平模)剖面示意图。
图16是无铆钉自冲铆接工艺原理图。图中25为无铆冲头，26为无铆凹模。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
图1是本发明的结构示意图，一种气液增压自冲铆接机，包括气液增压控制***、自冲铆接机构、电路控制***和支撑座，所述气液增压控制***包括气液增压缸1、压缩空气泵20、二位五通换向阀A14、二位五通换向阀B15、调速节流阀18、19、常开型空气压力控制开关16、常闭型空气压力控制开关17和气管，所述气液增压缸1与自冲铆接机构连接；压缩空气泵20通过气管和二位五通换向阀A14、二位五通换向阀B15相连，二位五通换向阀A14通过气管和常闭型空气压力控制开关17、气液增压缸1的通气口P3、P4相连，二位五通换向阀B15通过气管和调速节流阀18、19相连，调速节流阀18通过气管和常开型空气压力控制开关16、气液增压缸1的P1相连，调速节流阀19通过气管和气液增压缸1的P2相连；所述自冲铆接机构连接在支撑座10上。
图5是气液增压控制***原理图，其工作原理是：在铆接开始前，启动压缩空气泵20，铆接开始时，二位五通换向阀B15首先通电换向，压缩空气进入气管，通过二位五通换向阀B15，流过调速节流阀18，到达常开型空气压力控制开关16、气液增压缸1的通气口P1，由通气口P1进入气液增压缸1的油压缸21，油压缸21内的液压油在压缩空气作用下流向气液增压缸的预压腔22，推动下活塞杆向下运动，使得压边圈5向下移动，当压边圈5到达下死点，将待铆接板料压紧，预压腔22的压缩空气从通气口P2排出，这个过程也称为预压行程。当压边圈压紧板料不再下移后，油压缸21内的气体气压继续增大，当其压力超过常开型空气压力控制开关16调定的压力时，常开型空气压力控制开关16的常开触点自动接通，从而使二位五通换向阀A14通电换向，压缩空气通过二位五通换向阀A14到达常闭型空气压力控制开关17、通气口P3，由通气口P3进入气液增压缸1的增压腔23，从而推动上活塞杆向下移动，使预压腔22产生高压油，下活塞杆继续向下运动，带动冲头下移，铆钉7在冲头的冲压下，刺穿铆接板料的上层板料，变形后的铆钉7与板料形成机械互锁，达到连接目的，在铆接过程中，经过通气口P2和P4的空气通过二位五通换向阀A14和二位五通换向阀B15流向大气中，这个过程也称为增压行程。当气液增压***达到所要求的铆接力时，压力超过常闭型空气压力控制开关17的调定压力时，常闭型空气压力控制开关17常闭触点断开，二位五通换向阀A14和二位五通换向阀B15同时断电复位，压缩空气经过二位五通换向阀A14和二位五通换向阀B15，由通气口P2和P4进入气液增压缸1的增压腔23和预压腔22，推动压边圈5和冲头向上移动，压边圈5和冲头回到起始位置，这个过程也称为回位行程，自冲铆接从压边、铆接到回位的过程完成，然后重复上述操作过程。

Claims (4)

1.一种气液增压自冲铆接机，其特征是包括气液增压控制***、自冲铆接机构、支撑座（10）和电路控制***；
所述的气液增压控制***包括气液增压缸（1）、压缩空气泵（20）、二位五通换向阀、调速节流阀、常开型空气压力控制开关（16）、常闭型空气压力控制开关（17）和气管；压缩空气泵（20）通过气管与二位五通换向阀A（14）、二位五通换向阀B（15）相连；二位五通换向阀A（14）通过气管与常闭型空气压力控制开关（17）、气液增压缸（1）的通气口P3、P4相连；二位五通换向阀B（15）通过气管分别与调速节流阀（18）、调速节流阀（19）相连，调速节流阀（18）通过气管与常开型空气压力控制开关（16）、气液增压缸（1）的通气口P1相连，调速节流阀（19）通过气管和气液增压缸（1）的通气口P2相连；气液增压缸（1）与自冲铆接机构连接；
所述的自冲铆接机构，包括增压缸支架（2）、上冲头（3）、下冲头（4）、压边圈（5）、弹簧珠子定位机构（6）、压弹簧（8）、可拆卸螺钉（9）、C型框架（11）、模具（12）和带螺纹法兰盘（13）；增压缸支架（2）的一端与C型框架（11）的一端通过带螺纹法兰盘（13）连接，模具（12）连接在C型框架（11）的另一端；上冲头（3）的下端与下冲头（4）的上端通过螺纹连接；可拆卸螺钉（9）安装在下冲头（4）上，下冲头（4）与压边圈（5）通过可拆卸螺钉（9）定位连接；压弹簧（8）的一端与上冲头（3）连接，其另一端与压边圈（5）连接；弹簧珠子定位机构（6）安装在压边圈（5）内；自冲铆接机构连接在支撑座（10）上；气液增压缸（1）置于增压缸支架（2）之上，并通过螺栓连接，气液增压缸（1）活塞杆与上冲头（3）的上端通过螺纹连接；
所述的支撑座（10）包括工作台、角钢和拉杆，工作台与四个角钢通过螺栓连接，两个拉杆分别交叉连接两个角钢，支撑座工作台与增压缸支架一端通过螺栓连接；
所述的电路控制***包括急停按钮SB1、启停按钮SB2、常开型空气压力控制开关SP1、常闭型空气压力控制开关SP2、二位五通换向阀B（15）接触线圈KM1和二位五通换向阀A（14）接触线圈KM2；急停按钮SB1的一端接电源输出电路、另一端接常闭型空气压力控制开关SP2，启停按钮SB2与二位五通换向阀B（15）常开触点KM1并联，并联后一端接常闭型空气压力控制开关SP2；常开型空气压力控制开关SP1与二位五通换向阀A（14）常开触点KM2并联，并联后与二位五通换向阀A（14）接触线圈KM2串联，串联后与二位五通换向阀B（15）接触线圈KM1并联；并联一端接电源输出电路，另一端接启停按钮SB2。
2.根据权利要求1所述的气液增压自冲铆接机，其特征是所述弹簧珠子定位机构（6）包括六个小圆珠和三个透明橡胶，压边圈（5）还设有通孔槽，六个小圆珠装在通孔槽内，三个透明橡胶设在通孔槽侧边。
3.根据权利要求1所述的气液增压自冲铆接机，其特征是所述的模具是凹模或者平模。
4.根据权利要求1所述的气液增压自冲铆接机，其特征是用于半空心铆钉、管状铆钉或无铆钉铆接。
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