專利名稱：機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于加工轉(zhuǎn)向球銷的滾壓鉚接系統(tǒng)，尤其涉及一種利用反饋控制技術(shù)的機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)向球銷是汽車的重要部件和安全件，對汽車整體的性能起到了關(guān)鍵的作用，因此轉(zhuǎn)向球銷在加工上應(yīng)具有足夠的強度、剛度和使用壽命。傳統(tǒng)的球銷加工方法主要采用直壓式熱鉚接和液壓式鉚接，然而直壓式加工方法(即鉚頭在垂直方向作上下運動，利用油缸產(chǎn)生的巨大壓力將封蓋與球銷鑄體鉚合在一起)具有加工質(zhì)量差、質(zhì)量控制難度大和效率低等缺點，液壓式鉚接則存在著鉚接力過高、鉚釘易被鐓粗等問題。而且，無論是直壓式還是液壓式熱鉚接，都叫作電焊式鉚接。電焊式鉚接的勞動強度大，鉚接后被鉚的工件上有剩磁，即使經(jīng)過退磁處理后仍有殘留。這樣在工件工作時由于鉚接空隙會吸引許多灰塵和污垢，影響使用性能。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)，本實用新型不僅可以有效提高轉(zhuǎn)向球銷的加工質(zhì)量、和工作效率。本實用新型的另一個目的在于提供一種通過扭矩反饋的滾壓鉚接系統(tǒng)，本實用新型可以實現(xiàn)自動化加工轉(zhuǎn)向球銷，能夠?qū)a(chǎn)品扭矩(也即扭力測試，通過扭力傳感器采集的值計算扭矩)控制在相當(dāng)小的誤差范圍內(nèi)，保證滾壓鉚接系統(tǒng)的作業(yè)精度，且滿足加工一致性的要求。本實用新型的技術(shù)方案機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)，包括滾壓鉚接機，滾壓鉚接機包括機械裝置和液壓裝置，機械裝置包括機座，設(shè)置于機座上的主軸，主軸的下方為夾具；液壓裝置包括與油泵相連的驅(qū)動滾壓鉚接機主軸升降的液壓缸和驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)的液壓馬達，其特征在于所述的機械裝置設(shè)有檢測傳感器，檢測傳感器的信號輸出端與控制主機相連；液壓裝置的液壓缸油路上設(shè)置有液壓控制元件，液壓控制元件的信號輸入端經(jīng)D/A 模塊與控制主機相連。上述的機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)中，所述的檢測傳感器包括設(shè)置在主軸上的壓力傳感器和設(shè)置在夾具處的扭力傳感器，壓力傳感器的信號輸出端與控制主機連接，形成壓力控制閉環(huán)回路；扭力傳感器的信號輸出端與控制主機連接，形成扭力控制閉環(huán)回路。前述的機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)中，所述的液壓控制元件為電液伺服閥，電液伺服閥的信號輸入端經(jīng)D/A模塊與控制主機相連；檢測電液伺服閥的輸出端經(jīng)油路與液壓缸相連。前述的機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)中，所述的液壓裝置還包括與油泵相連的測試液壓缸，測試液壓缸的伸出端設(shè)置于夾具處；所述的扭力傳感器設(shè)置在伸出端上。前述的機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)中，所述的控制主機為可編程邏輯控制器PLC。前述的機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)中，所述的PLC還連接有工控機，工控機用于管理工藝參數(shù)及設(shè)備異常情況顯示。前述的機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)中，所述的PLC與電液伺服閥之間設(shè)有伺服放大器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果(1)本實用新型通過滾壓鉚接機將封蓋和球銷鑄體滾壓鉚合在一起，與傳統(tǒng)的直壓式熱鉚接和液壓式鉚接相比，滾壓鉚接工藝是在工件表面作擺動，使工件表面的變形順從金屬自然流向，不會降低材料的缺口沖擊韌性和延展性，鉚后材料無折斷纖維流，提高了材料的承載能力，從而完成整個端面的變形，幾乎不產(chǎn)生沖擊。因此可以顯著地提高轉(zhuǎn)向球銷的加工質(zhì)量。(2)本實用新型的液壓裝置經(jīng)液壓控制元件與PLC連接，設(shè)置在機械裝置的檢測傳感器與PLC相連，從而形成閉環(huán)控制回路。相比開環(huán)控制，本實用新型具有響應(yīng)速度較快、控制精度高的特點。作為優(yōu)選，根據(jù)轉(zhuǎn)向球銷對扭矩(也即扭力，通過扭力計算扭矩) 的要求，檢測傳感器選用的是在鉚接機夾具處設(shè)置一扭力傳感器，按照傳感器采集到的工件扭矩值的信號連續(xù)、實時地控制電液伺服閥的開度，從而控制滾壓鉚接機自動化加工轉(zhuǎn)向球銷。本實用新型在考慮零件本身公差波動較大的條件，能夠?qū)a(chǎn)品扭矩控制在相當(dāng)小的誤差范圍內(nèi)，滿足加工一致性的要求。(3)本實用新型的主機采用可編程邏輯控制器PLC，PLC連接一工控機，工控機用于管理工藝參數(shù)及設(shè)備異常情況顯示。工控機具有良好的圖形界面，完整的故障診斷，給操作和維修帶來了極大的方便，同時也提高了生產(chǎn)效率。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是閉環(huán)反饋回路的原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明，但并不作為對本實用新型限制的依據(jù)。實施例機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)，如附圖1所示，包括現(xiàn)有的常用滾壓鉚接機，滾壓鉚接機包括機械裝置和液壓裝置，機械裝置包括機座，設(shè)置于機座上的主軸，主軸上安裝有壓力傳感器，主軸的下方為夾具；液壓裝置包括驅(qū)動滾壓鉚接機主軸升降的液壓缸和驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)的液壓馬達，此外液壓裝置還包括與油泵相連的測試液壓缸，測試液壓缸的伸出端設(shè)置于夾具處且伸出端上安裝有扭力傳感器。壓力傳感器的信號輸出端與控制主機PLC相連，控制主機PLC經(jīng)D/A模塊連接有電液伺服閥，電液伺服閥設(shè)置在液壓缸的油路中，形成壓力控制閉環(huán)回路。扭力傳感器的信號輸出端也與控制主機PLC相連，控制主機 PLC經(jīng)D/A模塊與電液伺服閥相連，并形成扭力控制閉環(huán)回路。作為優(yōu)選，PLC還連接有工控機，工控機用于管理工藝參數(shù)及設(shè)備異常情況顯示。與此同時，由于電液伺服閥電磁鐵需要的控制電流較大而偏差控制(信號)電流較小，不足以推動電磁鐵工作；且偏差信號的類型或形狀都不一定能滿足高性能控制的要求，因此在電液伺服閥輸入端設(shè)置電液伺服閥放大器，以保證電液伺服閥的穩(wěn)定運行。[0019]本實用新型的加工過程，其工作循環(huán)設(shè)計為“快進一工進一扭力閉環(huán)一停止”。(1)快進過程-液壓缸活塞驅(qū)動主軸快速下降，液壓馬達帶動主軸旋轉(zhuǎn)；至主軸上的壓力傳感器檢測到滾頭與工件接觸，壓力傳感器將信號傳至PLC，PLC控制電液伺服閥開度，電液伺服閥進而減緩主軸下降速度，快進過程結(jié)束；(2)工進過程-滾頭接觸到工件，壓力傳感器實時檢測滾頭與工件接觸的壓力，但傳遞至PLC，PLC發(fā)出命令信號至電液伺服閥，電液伺服閥進而減緩主軸下降速度，主軸緩慢進給，此時進入壓力控制閉環(huán)回路，并判斷是否需要開始扭矩檢測；(3)扭矩閉環(huán)-當(dāng)壓力傳感器檢測到的壓力達到一定值時，測試液壓缸和扭力傳感器介入，測試液壓缸以設(shè)定的頻率動作，扭力傳感器將采樣有效值反饋給PLC，PLC發(fā)出命令信號至電液伺服閥，電液伺服閥調(diào)節(jié)開度以調(diào)節(jié)主軸的進給速度，此時進入扭力控制閉環(huán)回路，并判斷扭矩值是否達到設(shè)定值。(4)停止-當(dāng)扭力傳感器檢測到的扭力值達到設(shè)定值，測試液壓缸停止工作，液壓缸活塞快速回退、液壓馬達停轉(zhuǎn)，加工完成。
權(quán)利要求1.機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)，包括滾壓鉚接機，滾壓鉚接機包括機械裝置和液壓裝置，機械裝置包括機座，設(shè)置于機座上的主軸，主軸的下方為夾具；液壓裝置包括與油泵相連的驅(qū)動滾壓鉚接機主軸升降的液壓缸和驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)的液壓馬達，其特征在于所述的機械裝置設(shè)有檢測傳感器，檢測傳感器的信號輸出端與控制主機相連；液壓裝置的液壓缸油路上設(shè)置有液壓控制元件，液壓控制元件的信號輸入端經(jīng)D/A模塊與控制主機相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)，其特征在于，所述的檢測傳感器包括設(shè)置在主軸上的壓力傳感器和設(shè)置在夾具處的扭力傳感器，壓力傳感器的信號輸出端與控制主機連接，形成壓力控制閉環(huán)回路；扭力傳感器的信號輸出端與控制主機連接，形成扭力控制閉環(huán)回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)，其特征在于所述的液壓控制元件為電液伺服閥，電液伺服閥的信號輸入端經(jīng)D/A模塊與控制主機相連；檢測電液伺服閥的輸出端經(jīng)油路與液壓缸相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)，其特征在于所述的液壓裝置還包括與油泵相連的測試液壓缸，測試液壓缸的伸出端設(shè)置于夾具處；所述的扭力傳感器設(shè)置在伸出端上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)，其特征在于所述的控制主機為可編程邏輯控制器PLC。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)，其特征在于所述的PLC還連接有工控機，工控機用于管理工藝參數(shù)及設(shè)備異常情況顯示。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)，其特征在于，所述的PLC與電液伺服閥之間設(shè)有伺服放大器。
專利摘要本實用新型公開了一種機電一體化的滾壓鉚接系統(tǒng)，本實用新型包括滾壓鉚接機，滾壓鉚接機包括機械裝置和液壓裝置，所述的機械裝置設(shè)有檢測傳感器，檢測傳感器的信號輸出端與控制主機相連；液壓裝置的液壓缸油路上設(shè)置有液壓控制元件，液壓控制元件的信號輸入端經(jīng)D/A模塊與控制主機相連。本實用新型可以顯著地提高轉(zhuǎn)向球銷的加工質(zhì)量和加工效率，且具有響應(yīng)速度較快、控制精度高的特點。
文檔編號B21J15/28GK202174207SQ20112029174
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者夏春林, 徐立, 邵威 申請人:浙江大學(xué)城市學(xué)院