自動鉆鉚系統(tǒng)的送釘機構(gòu)改進設(shè)計

吳靜+陳軍

摘要：本文主要闡述了飛機自動鉆鉚系統(tǒng)無頭鉚釘自動輸送的實現(xiàn)。研制了一種鉚釘自動輸送設(shè)備，對該設(shè)備中的關(guān)鍵機械結(jié)構(gòu)進行了詳細設(shè)計，實現(xiàn)了飛機鉚接過程中鉚釘?shù)淖詣踊斔停档土巳斯趧訌姸龋岣吡藙趧由a(chǎn)率。

關(guān)鍵詞：自動鉆鉚；送釘機構(gòu)；振動篩；鉚接

自動鉆鉚技術(shù)是新一代飛機研制的關(guān)鍵技術(shù)，對于提高我國的飛機制造水平，增強國防能力具有深遠的意義。隨著某型機的研制，該機種的機翼壁板為雙曲面復(fù)雜零件，手工鉚接已不能達到使用要求。因此，利用我們現(xiàn)用的一臺G4026-120鉆鉚機進行自動鉆鉚系統(tǒng)進行全新設(shè)計，以滿足機翼壁板的鉚接工藝要求。在自動鉆鉚系統(tǒng)中送釘機構(gòu)的自動化是決定此鉆鉚系統(tǒng)自動化程度的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的手動送釘已不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，本文將通過試驗、對比、分析對鉆鉚系統(tǒng)的原有送釘機構(gòu)進行改造設(shè)計，使其實現(xiàn)自動送釘?shù)墓δ堋?/p>

一、 自動鉆鉚機送釘機構(gòu)概述

原鉆鉚機的送釘方式是操作者手工的送釘，操作者每次鉚接無頭鉚釘之前，選定好鉚釘?shù)闹睆胶烷L度，再按照規(guī)定將無頭鉚釘送入到無頭鉚釘輸入口處，送釘操作者告訴主操作者后，主操作者按下送釘按鈕后，鉚釘沿著光滑滑道輸入到指夾處，指夾處的感應(yīng)開關(guān)得到信號后，再用推進器的推桿將無頭鉚釘送入上鉚頭指夾中，上鉚頭進行鉚接完成整個送釘動作。這樣不僅故障率較高，同時工人的勞動強度較大，手工送釘給整個壓鉚過程帶來缺陷，需重新設(shè)計送釘機構(gòu)。

（一）常用的送釘機構(gòu)有以下三種

1.滑板式料斗機構(gòu)：滑板式料斗將鉚釘?shù)拇鎯团帕泻蜑橐惑w，當滑板提升留在頂面凹槽內(nèi)的鉚釘滑向滑道機構(gòu)，鉚釘沿著光滑滑道輸入到指夾處，指夾處的感應(yīng)開關(guān)得到信號后，再用推進器的推桿將無頭鉚釘送入上鉚頭指夾中，上鉚頭進行鉚接完成整個送釘動作。

2.彈夾式送釘機構(gòu)：彈夾方式根據(jù)半自動手槍的原理。工作方式為操作者將所需無頭鉚釘裝入彈夾中，彈夾內(nèi)裝有蛇形壓簧通過擋板將鉚釘送入與送釘管道相垂直處，鉚釘沿著光滑滑道輸入到指夾處，再用推進器的推桿將無頭鉚釘送入上鉚頭指夾中上鉚頭進行鉚接完成整個送釘動作。

3.振動篩式送釘機構(gòu)：振動篩根據(jù)電動機振動的原理。 如圖1所示主操作者將所需直徑和長度的鉚釘放入振動篩里，（其振動篩振動頻率已經(jīng)調(diào)好）開啟振動篩電源，振動篩工作將鉚釘輸送到滑快的前端，滑快的前端內(nèi)鉚釘堵住其它鉚釘?shù)妮敵觯駝雍Y呈空運轉(zhuǎn)狀態(tài)。當主操作者需用無頭鉚釘鉚接時，按下送釘按鈕，微型氣缸的活塞桿推動滑塊在支座內(nèi)向前驅(qū)動，直至滑塊輸釘口處，再用推進器的推桿將無頭鉚釘送入上鉚頭指夾中，上鉚頭進行鉚接完成整個送釘動作。

（二）送釘機構(gòu)性能比較

從表1可以看出：振動篩送釘機構(gòu)工藝復(fù)雜成本較高，而彈夾式送釘機構(gòu)和滑板式料斗機構(gòu)雖然機構(gòu)簡單，但自動化程度低，工人的勞動強度較大，機構(gòu)運行穩(wěn)定性較差，因此在本次改進設(shè)計中選用振動篩送釘機構(gòu)。

二、自動鉆鉚機送釘機構(gòu)設(shè)計

（一）振動篩的性能試驗

自動送釘機構(gòu)的成功取決于振動篩性能狀態(tài)，自動送釘機構(gòu)需要振動篩能夠按照一定頻率，保證鉚釘沿著一定順序送入輸釘口，運動過程不許有卡住現(xiàn)象，故此需要對振動篩進行性能試驗。

1.振動篩的組成

振動篩具有保證鉚釘按照一定順序排列的輸出方式。振動篩是由底盤、頂盤、滑道、電氣控制部分組成。底盤是整個振動篩的重心，內(nèi)部有振動電機、連接桿和底托組成。振動電機在系統(tǒng)控制下發(fā)生振動，再由連接桿與底托所連接共同托起頂盤，使得頂盤產(chǎn)生共振。底盤的功用是產(chǎn)生振動使頂盤內(nèi)的鉚釘在振動中按順序升起。滑道按照螺旋軌跡與頂盤的內(nèi)表面點焊而成，使鉚釘沿著滑道上升輸送到輸釘口處。

電氣控制部分由粗調(diào)和精調(diào)兩種方式。粗調(diào)可以調(diào)節(jié)振動電機的頻率和速度，改變鉚釘?shù)膫鬏斔俣取＞{(diào)是經(jīng)過粗調(diào)后再次對振動電機進行精確調(diào)整，確定在每分鐘鉚釘輸出數(shù)量。粗調(diào)和精調(diào)的調(diào)節(jié)匹配就能夠保證鉚釘與送釘機構(gòu)的協(xié)調(diào)，確保送釘機構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.性能試驗

為保證振動篩的設(shè)計質(zhì)量，需要對振動篩進行無頭鉚釘?shù)乃徒o運動做一些試驗和測試。

試驗條件：

無頭鉚釘，根據(jù)壁板鉚接所使用無頭鉚釘?shù)膬煞N規(guī)格：6號鉚釘，8號鉚釘。

振動篩，選用型號為DSJ-50。

試驗結(jié)果見表2：

試驗結(jié)果分析：

（1）試驗用的振動篩能適應(yīng)機翼壁板鉚接所使用無頭鉚釘送釘機構(gòu)的需要，試驗表明大直徑的長鉚釘爬行速度比小直徑的短鉚釘明顯地快，因此振動篩需要具備頻率調(diào)節(jié)功能。

（2）滑道表面的光滑度和清潔度對鉚釘?shù)呐佬行视兄苯佑绊懀駝雍Y在工作時滑道表面不應(yīng)有任何雜物。故設(shè)計中振動篩滑道表面噴膠，減少雜物附著在滑道表面上。

（3）振動篩應(yīng)配有調(diào)節(jié)裝置以保證在低噪音的條件下具有較高的鉚釘爬升效率，振動篩的調(diào)節(jié)不僅需要粗調(diào)，而且需要精調(diào)，以保證鉚釘?shù)呐郎省?/p>

（二）自動送釘機構(gòu)設(shè)計

1.送釘機構(gòu)總體布置

原鉆鉚機的無頭鉚釘使用是手工送釘?shù)姆绞剑谒歪斚涞拿姘迳嫌萌齻€放釘口，分別輸送5號，6號和8號無頭鉚釘，它分別由三個控制按鈕開關(guān)通過電磁閥進行輸釘工作 。在設(shè)計中只要將把從振動篩輸出的鉚釘，通過輸釘管送入放釘口，并保證機床每一次工作循環(huán)中，送釘機構(gòu)只放一個鉚釘，同時把原來手動控制按鈕改為程序控制，就可以達到自動送釘?shù)哪康摹＝?jīng)過大量的實驗分析后，采用8個振動篩，8個振動篩按兩排分布每排四個，在每一個料斗送料口處裝有一個光纖傳感器，用以檢測鉚釘?shù)牡竭_情況。

2.送釘機構(gòu)的工作過程

（1）操作者要將八種不同直徑和長度的鉚釘分別放入八個振動篩中。鉚釘可依據(jù)鉚釘長度的長短，按振動篩的編號所放置，有利于操作者的選用。

（2）操作者根據(jù)圖紙所要鉚接鉚釘?shù)闹睆胶烷L度，在操作面板上選擇鉚釘所放置振動篩的編號，按下啟動按鈕。所需鉚釘?shù)恼駝雍Y工作，鉚釘按一定順序排列，傳輸，當?shù)竭_送料口處，光纖式傳感器得到信號向CNC控制系統(tǒng)傳遞，CNC接到信號執(zhí)行下一個命令。

（3）CNC控制系統(tǒng)接收到傳感器信號后，給氣動伺服閥發(fā)出指令伺服閥工作，伺服閥控制直線氣缸的位置，當直線氣缸移動到所需抓取鉚釘位置處。傳感器將信號點輸入給CNC，CNC輸出給擺動氣缸三位四通電磁閥信號使其換向，擺動氣缸向下位移并擺動到抓取位置，擺動氣爪打開氣爪抓取鉚釘，將鉚釘位移到鉚釘接口處。

（4）鉚釘接收口處傳感器將信號輸入CNC控制系統(tǒng)，CNC輸出鉚釘輸送的三位四通電磁閥。電磁閥換向?qū)T釘沿著光滑的滑道輸送到指夾中，上鉚軸接收到鉚釘，完全固定循環(huán)過程后，送釘機構(gòu)返回起止點，等待下一步的程序命令。

（5）自動送釘機構(gòu)實現(xiàn)了從定位→送釘，不間斷的運行。

三、結(jié)束語

經(jīng)過不斷的試驗和研究，最終實現(xiàn)了自動鉆鉚系統(tǒng)自動送釘機構(gòu)的設(shè)計。通過實驗驗證改造設(shè)計的自動送釘機構(gòu)能夠準確完成定位和送釘，使提高鉆鉚機體工作效率的想法成為現(xiàn)實。

參考文獻：

[1]韓榮第，現(xiàn)代機械加工新技術(shù)，北京：電子工業(yè)出版社，2013

[2]霍履和，自動鉆鉚機的發(fā)展，航空制造工程，2000（6）：28-30

[3]費軍， 自動鉆鉚技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用分析， 航空學(xué)報， 2015（9）42-43

[4]劉寰 王希 秦現(xiàn)生 沈東瑩，自動選送釘裝備的設(shè)計，機械制造， 2016（5）endprint