[发明专利]一种适用于大直径铆钉的电磁压铆机及其压铆方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁压铆机及其压铆方法，属于铆接技术领域。

背景技术

铆接是一种在航空航天、汽车、电子电器等制造领域广泛应用的一种机械连接技术，它主要包括锤击铆接、电磁铆接和压铆等工艺形式。

锤击铆接是一种被普遍采用的铆接方法。铆接时利用冲击力量连续若干次打击铆钉杆的头部，使铆钉材料沿径向流动，形成了连接零件的铆成头。锤击铆接的特点是：需要的冲击力较大；被铆件和铆接工具有较大的震动；铆钉杆头部受力不均衡，产品质量不稳定；铆成头部外表质量差，同时破坏了铆钉杆头部材料的组织结构；操作人员的劳动强度大并要掌握一定技术；有噪音，加工能力不高，很难实现大直径铆钉的铆接。当对应变速率敏感的铆钉材料，如钛合金进行普通锤铆加工时，钛合金铆钉容易在镦头部位产生开裂，铆接质量很不稳定。

电磁铆接是利用基于脉冲磁场力产生的应力波脉冲对铆钉钉杆头部施加一次载荷，零距离接触加载，使铆钉材料产生径向流动形成铆接接头。相对于锤击铆接，由于是在高速率加载下铆钉变形，有利于提高铆钉材料塑性，能够进行大直径铆钉的铆接。单次加载降低劳动强度和噪音，并且特别适合于应变速率敏感的铆钉材料，如钛合金铆钉。另外，电磁铆接工艺灵活性高，非常适于开场性差、压铆设备操作不便的工况条件。由于铆接过程仅为1-10ms，因此对操作人员的操作水平要求较高，否则质量不易保证。

压铆是利用压铆机产生的静压力镦粗铆钉杆形成镦头的一种铆接方法。压铆的铆接件具有表面质量好、变形小、连接强度高的特点。但是，由于压铆设备结构和开场性的限制，一般适用于结构边缘铆缝的单钉铆接；框、梁、肋平面类等小型组件铆接，如飞行器口盖类件；外形为单曲率结构件铆接，如飞行器翼面类零件的壁板等。因此，在实际操作中，只要结构工艺性允许，常常优先采用压铆。

随着新型航空航天飞行器承载能力和飞行距离要求的提高，复合材料和金属（铝合金、钛合金等）的复合机构应用越来越广泛，因此，必然涉及到两种材料之间的连接问题，在现有的技术工艺条件下，铆接方法仍然是必然的选择。考虑到连接强度、结构减重以及复合材料和金属之间的生物相容性等问题，必然选择高强度、大直径的钛合金或铝合金铆钉。但在复合材料结构铆接中，采用锤铆和压铆，容易使复合材料产生安装损伤、分层等缺陷，并且难以严格控制干涉量；采用电磁铆接对操作人员的操作水平要求较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于大直径铆钉的电磁压铆机及其压铆方法，以解决复合材料结构用大直径铆钉铆接，采用锤铆和压铆容易使复合材料产生安装损伤、分层等缺陷，并且难以严格控制干涉量以及采用电磁铆接对操作人员的操作水平要求较高的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的一种适用于大直径铆钉的电磁压铆机由弯折形上臂、电磁铆枪、铆枪行程控制动力源、上铆模、下铆模、工作台、低压电磁铆接装置、控制箱、弹簧压紧器和底座组成；弹簧压紧器由弹簧和模套组成；弯折形上臂由制成一体的水平臂和竖直臂组成，竖直臂的下端与底座的上端面固接，底座的上端面上设有突台，工作台固装在突台上，上铆模和下铆模由上至下依次同轴设置，且下铆模设置在工作台上，模套套装在上铆模上且二者滑动配合，弹簧套装在上铆模上，弹簧的下端面设置在模套的上端面上，上铆模的上端面与电磁铆枪的应力波调制器的下端面相贴靠或制成一体，水平臂上沿竖直方向设有滑道，电磁铆枪安装在水平臂上的滑道上且与其滑动配合，铆枪行程控制动力源设置在电磁铆枪上且二者可拆卸连接，铆枪行程控制动力源的控制信号输入端与控制箱的三个控制信号输出端中的一个连接，控制箱的三个控制信号输出端中的剩余两个中的一个用于控制低压电磁铆接装置的电磁铆接充电开关通断，控制箱的三个控制信号输出端中的剩余一个与低压电磁铆接装置的高压脉冲发生器的信号输入端连接，该高压脉冲发生器的信号输出端用于控制低压电磁铆接装置的高频晶闸管放电开关通断，低压电磁铆接装置的放电信号正极输出端与电磁铆枪的线圈的始端连接，低压电磁铆接装置的放电信号负极输出端与电磁铆枪的线圈的末端连接，由此构成低压电磁铆接装置的放电回路。