一种铆接尺寸控制方法及铆接尺寸控制装置与流程

本发明涉及铆接，尤其涉及一种铆接尺寸控制方法及铆接尺寸控制装置。

背景技术：

1、铆接过程是在被连接件孔中把铆钉钉杆镦粗，并在钉杆的一端行程镦头，实现不同零件的连接。铆接过程操作简单，可实现不同材料的连接，广泛应用在各种工业生产中，以飞机制造装配为例，铆接是应用最多的连接方式，铆接装配工作量占整机制造工作量的20％以上。

2、评价铆接质量最重要也是最直观的方法是检测铆接后铆钉镦头的尺寸，大量研究证明过大或过小的镦头尺寸对诸如连接接头的剪切、拉脱强度、疲劳性能或对被连接变形程度等具有重要影响，镦头的尺寸和铆钉外伸量和铆接力有关。精准控制铆接后镦头尺寸，对产品结构连接性能、生产质量一致性具有重要意义。

3、当前铆接作业逐渐依靠自动化设备完成，现有铆接设备包括采用气压或液压作为动力源的压铆机或者利用电磁转化原理的电磁铆接设备，对于铆接过程的操作主要方式有：设置铆接力、设置铆接电压或者设置铆接位移行程，完成相应的参数设置实现铆接作业的控制。这些参数的设置主要依赖操作人员的经验和大量试验，依赖经验很容易导致铆接力选取过大。过大的铆接力加之铆接力与钉杆轴线的不对中，不仅会对待铆工件造成巨大的冲击损伤，还会使得铆钉钉杆、镦头发生剪切破坏，带来生产质量和产品服役安全隐患的问题。无法根据所需铆接头的来准确控制铆接设备的控制参数。

技术实现思路

1、有鉴于此，有必要提供一种铆接尺寸控制方法及铆接尺寸控制装置，解决现有技术中无法根据所需铆接头的来准确控制铆接设备的控制参数的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供铆接尺寸控制方法，包括以下步骤：

3、建立铆钉铆接时基于屈服准则的所需铆接力模型；

4、建立铆接设备的控制参数与输出力之间的驱动力模型；

5、将驱动力模型与铆接力模型进行耦合，得到铆接设备的控制参数与铆钉铆接后铆接头尺寸的铆接模型。

6、在其中的一个实施例中，建立铆钉基于屈服准则的铆接所需铆接力模型，包括：

7、建立铆接前后铆钉体积之间的铆接体积模型；

8、建立铆钉基于屈服准则所需的挤压应力与铆钉材料之间的挤压应力模型；

9、建立铆接时挤压应力、铆接力及挤压面面积之间的计算模型；

10、将铆接体积模型及挤压应力模型代入计算模型，得到上述的铆接力模型。

11、在其中的一个实施例中，建立铆接前后体积之间的铆接体积模型，包括：

12、d02h0＝d2h

13、其中，d0为选取的铆钉的直径，h0为铆钉与被连接夹层配合后的外伸量，d为铆接后铆钉的墩头的直径，h为铆接后铆钉的墩头的高度。

14、在其中的一个实施例中，建立铆钉基于屈服准则所需的挤压应力与铆钉材料之间的挤压应力模型，包括：

15、σ＝m(ε)n

16、其中，σ为挤压应力，ε是与外伸量h0和镦头高度h有关的镦头应变，m和n分别为与铆钉材料有关的强度系数和硬化指数。

17、在其中的一个实施例中，建立铆接时挤压应力、铆接力及挤压面面积之间的计算模型，包括：

18、

19、其中，fr为铆接时所需的铆接力，a为铆接后铆钉的墩头的挤压面面积。

20、在其中的一个实施例中，将铆接体积模型及挤压应力模型代入计算模型，得到上述的铆接力模型，包括：

21、铆钉铆接时所需的墩头直径与铆接力的计算公式：

22、

23、或，铆钉铆接时所需的墩头高度与铆接力的计算公式：

24、

25、在其中的一个实施例中，铆接设备为电磁铆接装置，电磁铆接设备产生的电磁铆接力计算公式：

26、

27、其中，k为电磁铆接装置rlc放电回路的系统固有参数，v为电磁铆接装置的铆接电压；

28、而且，电磁铆接设备产生的电磁铆接力fe＝fr。

29、本发明还涉及一种铆接尺寸控制装置，铆接设备包括铆枪头和铆模，所述铆模连接所述铆枪头；

30、铆接尺寸控制装置还包括：

31、顶铁夹具，所述顶铁夹具开设有用于容纳铆钉钉头的凹槽，所述凹槽相对所述铆模设置；

32、限位件，所述限位件连接所述顶铁夹具并设置于所述铆枪头或铆模的移动路径上，用于限制所述铆枪头和所述铆模的滑动范围，以控制铆接后的铆接头尺寸。

33、在其中的一个实施例中，所述限位件包括约束法兰和限位轴套，所述约束法兰可拆卸连接于所述顶铁夹具，并能够将待铆工件固定于所述顶铁夹具，所述约束法兰还开设有供所述铆模滑动的通孔，所述通孔的内径与所述铆模的外径相配合；所述限位轴套连接所述约束法兰，并设置于所述约束法兰远离所述顶铁夹具的一侧，所述限位轴套设置于所述铆枪头或铆模的移动路径上，并可拆卸连接所述约束法兰，用于限制所述铆枪头和所述铆模的滑动范围。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过建立铆接力模型，能够确定铆钉5铆接所需的铆接力；通过建立驱动力模型，通过设置控制参数即可控制输出的输出力；将铆接力模型与驱动力模型进行耦合，通过设置控制参数即可得到预设尺寸铆钉的墩头，反之，通过设置所需铆钉的墩头尺寸即可得到所需的铆接设置的控制参数，使得铆钉的铆接过程通过铆接模型量化，减小人为经验对铆接质量的影响，提升了产品质量和生产一致性。

技术特征：

1.一种铆接尺寸控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的铆接尺寸控制方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的铆接尺寸控制方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的铆接尺寸控制方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的铆接尺寸控制方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的铆接尺寸控制方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的铆接尺寸控制方法，其特征在于，铆接设备为电磁铆接装置，电磁铆接设备产生的电磁铆接力计算公式：

8.一种铆接尺寸控制装置，其特征在于，包括铆接设备，所述铆接设备用于输出铆接力给铆钉。

9.根据权利要求8所述的铆接尺寸控制装置，其特征在于，铆接设备包括铆枪头和铆模，所述铆模连接所述铆枪头；

10.根据权利要求9所述的铆接尺寸控制装置，其特征在于，所述限位件包括约束法兰和限位轴套，所述约束法兰可拆卸连接于所述顶铁夹具，并能够将待铆工件固定于所述顶铁夹具，所述约束法兰还开设有供所述铆模滑动的通孔，所述通孔的内径与所述铆模的外径相配合；所述限位轴套连接所述约束法兰，并设置于所述约束法兰远离所述顶铁夹具的一侧，所述限位轴套设置于所述铆枪头或铆模的移动路径上，并可拆卸连接所述约束法兰，用于限制所述铆枪头和所述铆模的滑动范围。

技术总结
本发明公开了一种铆接尺寸控制方法及铆接尺寸控制装置，包括以下步骤：建立铆钉铆接时基于屈服准则的所需铆接力模型；建立铆接设备的控制参数与输出力之间的驱动力模型；将驱动力模型与铆接力模型进行耦合，得到铆接设备的控制参数与铆钉铆接后铆接头尺寸的铆接模型。本发明通过控制铆接设备的控制参数能精准控制成型后的铆钉墩头的尺寸。

技术研发人员：胡奎福,安磊,谭学才,蔡鹏,丁梦,徐春艳,秦谣谣,陈昆岚,张铭豪,曹增强
受保护的技术使用者：凌云科技集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11