一种弹体位置可控的电磁铆接装置及方法与流程

本发明涉及一种弹体位置可控的电磁铆接装置及方法，属于金属塑性成形制造技术领域。

背景技术

电磁成形技术主要应用在航空航天等制造领域，电磁成形整体设备包括电磁成形储能系统和外部电磁力发生装置两大部分。其中，电磁铆接就是电磁成形技术的一种具体应用，铆接枪是最为核心的装置，是电能转化为磁场能进而转化为机械能的关键，直接影响电磁成形力的输出。

目前存在的传统铆枪主要应用于航空装配领域，以electroimpact公司的手持式铆枪为例，铆枪体形式一直在往小型化和轻量化方向发展，但其枪体内部采用的是平板线圈与驱动铜板相排斥的结构进行设计，平板线圈的匝数多少在一定程度上决定了铆接力的大小，匝数过多的平板线圈会使得枪体直径和体积过大，匝数过少则会使铆接力不足，因此平板线圈的结构特点成为手持铆枪体小型化的瓶颈。磁阻型线圈电磁发射技术的发展，依靠螺线管线圈对铁磁性金属弹体吸引产生的动力也足够打击铆模使铆钉产生塑性变形，从而使得利用该发射原理制作新型铆枪成为可能，在此将其称为磁阻型电磁铆接。使用螺线管线圈的结构本身可以设置线圈层数比平板线圈少，线圈更多可以沿轴向分布，因而适合制作为铆枪体结构容易实现更小的铆枪体直径，突破平板线圈的直径限制。

电磁铆接为保证效率应能够重复实现放电铆接，但磁阻型电磁铆接的一个缺点在于铁磁性弹体撞击铆接后仍停留在螺线管中，所处位置不明，而线圈对铁磁性弹体的吸引力大小随弹体位置变化差别很大，此时需要调整回目标特定位置进行铆接。现有技术中可参见中国发明专利公开号为cn103949573a的一种采用往复式电磁发射技术的电磁铆接设备，提出了一种解决办法：其采用了两套放电系分别用于主副线圈放电的方式，主线圈用于发射弹体，副线圈用于吸引弹体回到初始位置，但其存在不足，其一是副线圈也为电容器放电，放电时间较短对弹体产生的是短暂吸引力；其二是固定位置的副线圈对不明位置的铁磁性弹体的作用力大小必然差别很大；其三，受吸引的弹体在回位时难以保证在螺线管内不发生额外的撞击回弹问题。因此该方法难以实现控制弹丸一次性且准确回到目标特定位置为下一次铆接做准备。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供操作简单，使用方便的弹体位置可控的电磁铆接装置及方法，可以实现控制弹体一次性且准确回到指定位置。

本发明采用以下方案实现：一种弹体位置可控的电磁铆接装置，包括铆接枪，铆接枪前方设置有用以顶着铆钉的顶铁，所述铆接枪内设置有缠绕着线圈的骨架，骨架中部设置有孔道，骨架的孔道内设置有可前后滑动的铁磁性弹体；骨架的孔道内还设置有位于铁磁性弹体后方并且通电后可与铁磁性弹体吸附在一起的电磁铁，电磁铁的后端连接有向后延伸并从铆接枪后端穿出的推杆。

进一步的，所述铆接枪包括后部的筒座以及前部的壳体，所述壳体套装在筒座上，壳体与筒座通过螺纹连接；所述骨架位于壳体内，所述筒座下侧连接有手柄。

进一步的，所述壳体前端设置有枪嘴，枪嘴中部设置有可相对枪嘴前后滑动的铆模，铆模后端伸入骨架的孔道中，骨架前端设置有向前推动铆模的弹簧；所述电磁铁套装在电磁铁护套上，电磁铁护套后端开设有螺纹孔，所述推杆前端设置有螺纹部并旋接与电磁铁护套的螺纹孔上。

进一步的，所述筒座后端下部开设有一切槽，所述切槽上开设有两个螺纹孔，所述手柄上端设置有两个通过螺钉连接与切槽螺纹孔上的连接部，两连接部之间设置有与手柄内腔相通的矩形槽，所述切槽上设置有与筒座内腔相通的穿孔，所述电磁铁护套侧部开设有与其内孔相通的轴心通孔。

进一步的，还包括为线圈和电磁铁供电的电源系统，所述电源系统包括与电磁铁电连接的第一电源以及与线圈电连接的电容器，第一电源与电磁铁之间的连接线路上设置有电磁铁开关；所述电容器与第二电源相连接，电容器与第二电源之间的连接线路上设置有充电开关、整流器和限流电阻，电容器与线圈之间的连接线路上设置有放电开关。

一种弹体位置可控的电磁铆接方法，包括如上所述的弹体位置可控的电磁铆接装置，包括以下步骤：

（1）闭合电磁铁开关，电磁铁通电产生强磁性，通过推杆移动电磁铁吸引住铁磁性弹体并移动到指定位置；

（2）使铆接枪前端对准要铆接的铆钉并顶着铆钉；

（3）闭合充电开关，对电容器充电，直至充电完毕；

（4）打开电磁铁开关使电磁铁断电，闭合放电开关使电容器对线圈放电，此时线圈产生强磁场，吸引铁磁性弹体，在骨架孔道的导向下向铆模运动并发生撞击，经撞击后的铆模将力传递给铆钉并使其发生塑性变形完成铆接；

（5）将铆接枪从铆钉处移开，弹簧的弹力使铆模回到初始位置；闭合电磁铁开关，推动推杆使电磁铁往铆模方向运动，并将电磁铁吸引住铁磁性弹体后移动回指定位置，准备开始下一次铆接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明结构简单、工作稳定可靠，操作方便，可以实现控制弹体一次性且准确回到指定位置为下一次铆接做准备，提高了铆接效率和精度，突破了传统电磁铆枪特点，易实现电磁铆枪的小型化，扩宽了铆接成形工艺窗口。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例工作原理示意图；

图2是本发明实施例剖面图；

图3是本发明实施例内部结构示意图；

图4是本发明实施例中骨架构造示意图；

图5是本发明实施例中铆模构造示意图；

图6是本发明实施例中电磁铁护套构造示意图；

图7是本发明实施例中推杆构造示意图；

图8是本发明实施例中手柄构造示意图；

图9是本发明实施例中筒座构造示意图；

图10是本发明实施例中壳体构造示意图；

图11是本发明实施例中枪嘴构造示意图。

具体实施方式

如图1~11所示，一种弹体位置可控的电磁铆接装置，包括铆接枪，铆接枪前方设置有用以顶着铆钉11的顶铁13，所述铆接枪内设置有缠绕着线圈7的骨架9，所述线圈7材料为导电性良好的金属材料；骨架9中部设置有孔道，骨架9的孔道内设置有可前后滑动的铁磁性弹体8；骨架9的孔道内还设置有位于铁磁性弹体8后方并且通电后可与铁磁性弹体8吸附在一起的电磁铁16，电磁铁16的后端连接有向后延伸并从铆接枪后端穿出的推杆18，所述铁磁性弹体8为铁磁性金属材料，铁磁性弹体受通电线圈的吸引力产生动能去铆钉进行加载实现塑性变形，突破了传统电磁铆枪特点，易实现电磁铆枪的小型化，并且设置有电源供电的电磁铁对铁磁性弹体会产生吸引力，并通过推杆来移动的电磁铁，可吸住撞击后处于任意位置处的铁磁性弹体进行准确移动到特定位置，实现控制弹体一次性且准确回到指定位置为下一次铆接做准备，提高了铆接效率和精度，结构简单、工作稳定可靠，操作方便，扩宽了铆接成形工艺窗口。

在本实施例中，所述铆接枪包括后部的筒座20以及前部的壳体21，所述壳体套装在筒座上，壳体与筒座通过螺纹连接；所述骨架9位于壳体21内，所述筒座20下侧连接有手柄19，手柄为空心结构用以放置电源系统。

在本实施例中，所述壳体21前端设置有枪嘴22，枪嘴22中部设置有可相对枪嘴前后滑动的铆模10，铆模10后端伸入骨架9的孔道中，骨架9前端设置有向前推动铆模10的弹簧23；所述电磁铁16套装在电磁铁护套17上，电磁铁护套17后端开设有螺纹孔17-1，所述推杆18前端设置有螺纹部并旋接与电磁铁护套的螺纹孔17-1上。

在本实施例中，所述枪嘴22为圆筒状，枪嘴外周部带螺纹22-1，枪嘴前端中心设置一个直径小于枪嘴内径的安装孔22-2，枪嘴前端的环面上开设有两个螺纹盲孔22-3。

在本实施例中，所述骨架9为绝缘材料制作，整体为管状结构，由五段内孔直径相同的管道组成，自前向后依次为第一段管9-1、第二段管管9-2、第三段管9-3、第四段管9-4和第五段管9-5第二段管9-2和第四段管9-4外径相同，且因外径相对其他三段较大而显凸起，其中第二段管9-2在壁面沿径向方向设置有圆通孔9-21与内孔连通，第五段管9-5的管壁上沿轴线方向开有一条缝槽9-51连通内孔，第四段管9-4比第三段管9-3多伸出管壁部分沿轴向开有一道通槽9-41，线圈骨架9内孔直径略大于铁磁性弹体8的直径。

在本实施例中，所述铆模10整体分成三段同心圆柱，自前向后依次为第一段圆柱10-1、第二段圆柱10-2和第三段圆柱10-3，第二段圆柱10-2直径最大而显凸起，第一段圆柱10-1前端面上根据要铆钉成形的形状设置有一个凹坑型腔10-11；所述铆接枪由骨架9作为主体进行装配，骨架9轴线为枪体轴线，铆接枪的壳体21与枪嘴22以螺纹配合固定好，铆模10的第一段圆柱10-1外径与枪嘴22安装孔22-2内径间隙配合，枪嘴22内孔和安装孔之间的阶面与铆模10上第二段圆柱10-2的前侧环面10-5贴合，铆模10第二段圆柱外径10-2与枪嘴22内径间隙配合；铆模10第三段圆柱10-3与骨架9第一段管9-1内孔间隙配合，弹簧套装在骨架的第一段管上。

在本实施例中，所述壳体21为圆筒状，壳体后端外周部具有外螺纹部21-1。壳体外周部还刻有标尺刻度21-2，壳体前端部外周壁沿周向设置有缝孔21-3，壳体前端设置有用以安装枪嘴的阶梯通孔21-4，枪嘴通过螺纹连接于阶梯通孔21-4上。

在本实施例中，所述筒座20后端下部开设有一切槽20-1，筒座20后端开设有与其内孔相通的轴心通孔20-2，所述切槽20-1上开设有两个螺纹孔20-11，所述手柄19上端设置有两个通过螺钉连接与切槽20-1螺纹孔上的连接部19-1，连接部19-1上开设有螺栓孔，两连接部19-1之间设置有与手柄内腔相通的矩形槽19-12，所述切槽上设置有与筒座内腔相通的穿孔20-12，所述电磁铁护套17侧部开设有与其内孔相通的轴向通槽17-2。

在本实施例中，还包括为线圈7和电磁铁16供电的电源系统，所述电源系统包括与电磁铁电连接的第一电源14以及与线圈电连接的电容器4，第一电源14与电磁铁之间的连接线路上设置有电磁铁开关15；所述电容器4与第二电源相连接，电容器4与第二电源之间的连接线路上设置有充电开关5、整流器2和限流电阻3，电容器与线圈之间的连接线路上设置有放电开关6。所述铆接枪上电磁铁16的导线从电磁铁护套17上的轴向通槽17-2出来，经过骨架9第五段管9-5上的缝槽9-51，再经筒座20的穿孔20-12进入手柄19的内腔与第一电源14连接。线圈7导线从骨架9第四段管9-4壁上的通槽9-41出来，再经筒座20的穿孔20-12进入手柄19的内腔与电容器连接。

在骨架9的第三段管9-3上缠上线圈7，骨架9的第二段管9-2和第四段管9-4与壳体21内径配合，电磁铁护套17外径与骨架9的孔道间隙配合，电磁铁护套17置于骨架9孔道内，电磁铁16外径和电磁铁护套17内径配合，电磁铁16固定放置与电磁铁护套17内孔中。铁磁性弹体8外径与骨架9内径间隙配合，在骨架9通道内置于电磁铁护套17与铆模10之间，手柄19的螺栓孔19-11与枪体后盖20上的螺纹孔20-11使用螺钉配合连接固定。推杆19外径与筒座20后端的轴向通孔20-2间隙配合。铆接枪的筒座20内壁螺纹和壳体21的外壁螺纹连接，筒座20和壳体21二者将骨架9压紧固定在整个枪管内。

一种弹体位置可控的电磁铆接方法，包括如上所述的弹体位置可控的电磁铆接装置，包括以下步骤：

（1）闭合电磁铁开关，电磁铁通电产生强磁性，通过推杆移动电磁铁吸引住铁磁性弹体并移动到指定位置；

（2）使铆接枪前端枪嘴23上的铆模10对准要铆接的铆钉并顶着铆钉使弹簧压缩；

（3）连接第一电源，设定铆接电压，闭合充电开关5，经变压器1变压到指定电压，在整流器2和限流电阻3作用下对电容器4充电，直至充电完毕；

（4）打开电磁铁开关15使电磁铁断电，闭合放电开关6使电容器对线圈7放电，此时线圈7产生强磁场，吸引铁磁性弹体8，在骨架9孔道的导向下向铆模10运动并发生撞击，经撞击后的铆模10将力传递给铆钉11并使其发生塑性变形完成铆接；

（5）将铆接枪从铆钉11处移开，弹簧23的弹力使铆模10回到初始位置；闭合电磁铁开关15，推动推杆使电磁铁16往铆模10方向运动，并将电磁铁16吸引住铁磁性弹体后移动回指定位置，准备开始下一次铆接。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。