吳靜+陳軍

摘要：本文主要闡述了飛機(jī)自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)無(wú)頭鉚釘自動(dòng)輸送的實(shí)現(xiàn)。研制了一種鉚釘自動(dòng)輸送設(shè)備，對(duì)該設(shè)備中的關(guān)鍵機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)鉚接過(guò)程中鉚釘?shù)淖詣?dòng)化輸送，降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)鉆鉚；送釘機(jī)構(gòu)；振動(dòng)篩；鉚接

自動(dòng)鉆鉚技術(shù)是新一代飛機(jī)研制的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于提高我國(guó)的飛機(jī)制造水平，增強(qiáng)國(guó)防能力具有深遠(yuǎn)的意義。隨著某型機(jī)的研制，該機(jī)種的機(jī)翼壁板為雙曲面復(fù)雜零件，手工鉚接已不能達(dá)到使用要求。因此，利用我們現(xiàn)用的一臺(tái)G4026-120鉆鉚機(jī)進(jìn)行自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)進(jìn)行全新設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足機(jī)翼壁板的鉚接工藝要求。在自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)中送釘機(jī)構(gòu)的自動(dòng)化是決定此鉆鉚系統(tǒng)自動(dòng)化程度的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的手動(dòng)送釘已不能滿(mǎn)足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，本文將通過(guò)試驗(yàn)、對(duì)比、分析對(duì)鉆鉚系統(tǒng)的原有送釘機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，使其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送釘?shù)墓δ堋?/p>

一、 自動(dòng)鉆鉚機(jī)送釘機(jī)構(gòu)概述

原鉆鉚機(jī)的送釘方式是操作者手工的送釘，操作者每次鉚接無(wú)頭鉚釘之前，選定好鉚釘?shù)闹睆胶烷L(zhǎng)度，再按照規(guī)定將無(wú)頭鉚釘送入到無(wú)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(kāi)關(guān)得到信號(hào)后，再用推進(jìn)器的推桿將無(wú)頭鉚釘送入上鉚頭指夾中，上鉚頭進(jìn)行鉚接完成整個(gè)送釘動(dòng)作。這樣不僅故障率較高，同時(shí)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，手工送釘給整個(gè)壓鉚過(guò)程帶來(lái)缺陷，需重新設(shè)計(jì)送釘機(jī)構(gòu)。

（一）常用的送釘機(jī)構(gòu)有以下三種

1.滑板式料斗機(jī)構(gòu)：滑板式料斗將鉚釘?shù)拇鎯?chǔ)和排列和為一體，當(dāng)滑板提升留在頂面凹槽內(nèi)的鉚釘滑向滑道機(jī)構(gòu)，鉚釘沿著光滑滑道輸入到指夾處，指夾處的感應(yīng)開(kāi)關(guān)得到信號(hào)后，再用推進(jìn)器的推桿將無(wú)頭鉚釘送入上鉚頭指夾中，上鉚頭進(jìn)行鉚接完成整個(gè)送釘動(dòng)作。

2.彈夾式送釘機(jī)構(gòu)：彈夾方式根據(jù)半自動(dòng)手槍的原理。工作方式為操作者將所需無(wú)頭鉚釘裝入彈夾中，彈夾內(nèi)裝有蛇形壓簧通過(guò)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(jìn)器的推桿將無(wú)頭鉚釘送入上鉚頭指夾中上鉚頭進(jìn)行鉚接完成整個(gè)送釘動(dòng)作。

3.振動(dòng)篩式送釘機(jī)構(gòu)：振動(dòng)篩根據(jù)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)的原理。 如圖1所示主操作者將所需直徑和長(zhǎng)度的鉚釘放入振動(dòng)篩里，（其振動(dòng)篩振動(dòng)頻率已經(jīng)調(diào)好）開(kāi)啟振動(dòng)篩電源，振動(dòng)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?，振?dòng)篩呈空運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)主操作者需用無(wú)頭鉚釘鉚接時(shí)，按下送釘按鈕，微型氣缸的活塞桿推動(dòng)滑塊在支座內(nèi)向前驅(qū)動(dòng)，直至滑塊輸釘口處，再用推進(jìn)器的推桿將無(wú)頭鉚釘送入上鉚頭指夾中，上鉚頭進(jìn)行鉚接完成整個(gè)送釘動(dòng)作。

（二）送釘機(jī)構(gòu)性能比較

從表1可以看出：振動(dòng)篩送釘機(jī)構(gòu)工藝復(fù)雜成本較高，而彈夾式送釘機(jī)構(gòu)和滑板式料斗機(jī)構(gòu)雖然機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但自動(dòng)化程度低，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，機(jī)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定性較差，因此在本次改進(jìn)設(shè)計(jì)中選用振動(dòng)篩送釘機(jī)構(gòu)。

二、自動(dòng)鉆鉚機(jī)送釘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）振動(dòng)篩的性能試驗(yàn)

自動(dòng)送釘機(jī)構(gòu)的成功取決于振動(dòng)篩性能狀態(tài)，自動(dòng)送釘機(jī)構(gòu)需要振動(dòng)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(yùn)動(dòng)過(guò)程不許有卡住現(xiàn)象，故此需要對(duì)振動(dòng)篩進(jìn)行性能試驗(yàn)。

1.振動(dòng)篩的組成

振動(dòng)篩具有保證鉚釘按照一定順序排列的輸出方式。振動(dòng)篩是由底盤(pán)、頂盤(pán)、滑道、電氣控制部分組成。底盤(pán)是整個(gè)振動(dòng)篩的重心，內(nèi)部有振動(dòng)電機(jī)、連接桿和底托組成。振動(dòng)電機(jī)在系統(tǒng)控制下發(fā)生振動(dòng)，再由連接桿與底托所連接共同托起頂盤(pán)，使得頂盤(pán)產(chǎn)生共振。底盤(pán)的功用是產(chǎn)生振動(dòng)使頂盤(pán)內(nèi)的鉚釘在振動(dòng)中按順序升起?；腊凑章菪壽E與頂盤(pán)的內(nèi)表面點(diǎn)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(dòng)電機(jī)的頻率和速度，改變鉚釘?shù)膫鬏斔俣?。精調(diào)是經(jīng)過(guò)粗調(diào)后再次對(duì)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)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(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)，確保送釘機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.性能試驗(yàn)

為保證振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)質(zhì)量，需要對(duì)振動(dòng)篩進(jìn)行無(wú)頭鉚釘?shù)乃徒o運(yùn)動(dòng)做一些試驗(yàn)和測(cè)試。

試驗(yàn)條件：

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

振動(dòng)篩，選用型號(hào)為DSJ-50。

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2：

試驗(yàn)結(jié)果分析：

（1）試驗(yàn)用的振動(dòng)篩能適應(yīng)機(jī)翼壁板鉚接所使用無(wú)頭鉚釘送釘機(jī)構(gòu)的需要，試驗(yàn)表明大直徑的長(zhǎng)鉚釘爬行速度比小直徑的短鉚釘明顯地快，因此振動(dòng)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(duì)鉚釘?shù)呐佬行视兄苯佑绊?，振?dòng)篩在工作時(shí)滑道表面不應(yīng)有任何雜物。故設(shè)計(jì)中振動(dòng)篩滑道表面噴膠，減少雜物附著在滑道表面上。

（3）振動(dòng)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(dòng)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(dòng)送釘機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.送釘機(jī)構(gòu)總體布置

原鉆鉚機(jī)的無(wú)頭鉚釘使用是手工送釘?shù)姆绞?，在送釘箱的面板上用三個(gè)放釘口，分別輸送5號(hào)，6號(hào)和8號(hào)無(wú)頭鉚釘，它分別由三個(gè)控制按鈕開(kāi)關(guān)通過(guò)電磁閥進(jìn)行輸釘工作 。在設(shè)計(jì)中只要將把從振動(dòng)篩輸出的鉚釘，通過(guò)輸釘管送入放釘口，并保證機(jī)床每一次工作循環(huán)中，送釘機(jī)構(gòu)只放一個(gè)鉚釘，同時(shí)把原來(lái)手動(dòng)控制按鈕改為程序控制，就可以達(dá)到自動(dòng)送釘?shù)哪康?。?jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)分析后，采用8個(gè)振動(dòng)篩，8個(gè)振動(dòng)篩按兩排分布每排四個(gè)，在每一個(gè)料斗送料口處裝有一個(gè)光纖傳感器，用以檢測(cè)鉚釘?shù)牡竭_(dá)情況。

2.送釘機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程

（1）操作者要將八種不同直徑和長(zhǎng)度的鉚釘分別放入八個(gè)振動(dòng)篩中。鉚釘可依據(jù)鉚釘長(zhǎng)度的長(zhǎng)短，按振動(dòng)篩的編號(hào)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(zhǎng)度，在操作面板上選擇鉚釘所放置振動(dòng)篩的編號(hào)，按下啟動(dòng)按鈕。所需鉚釘?shù)恼駝?dòng)篩工作，鉚釘按一定順序排列，傳輸，當(dāng)?shù)竭_(dá)送料口處，光纖式傳感器得到信號(hào)向CNC控制系統(tǒng)傳遞，CNC接到信號(hào)執(zhí)行下一個(gè)命令。

（3）CNC控制系統(tǒng)接收到傳感器信號(hào)后，給氣動(dòng)伺服閥發(fā)出指令伺服閥工作，伺服閥控制直線(xiàn)氣缸的位置，當(dāng)直線(xiàn)氣缸移動(dòng)到所需抓取鉚釘位置處。傳感器將信號(hào)點(diǎn)輸入給CNC，CNC輸出給擺動(dòng)氣缸三位四通電磁閥信號(hào)使其換向，擺動(dòng)氣缸向下位移并擺動(dòng)到抓取位置，擺動(dòng)氣爪打開(kāi)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(hào)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(guò)程后，送釘機(jī)構(gòu)返回起止點(diǎn)，等待下一步的程序命令。

（5）自動(dòng)送釘機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了從定位→送釘，不間斷的運(yùn)行。

三、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)不斷的試驗(yàn)和研究，最終實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)自動(dòng)送釘機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證改造設(shè)計(jì)的自動(dòng)送釘機(jī)構(gòu)能夠準(zhǔn)確完成定位和送釘，使提高鉆鉚機(jī)體工作效率的想法成為現(xiàn)實(shí)。

參考文獻(xiàn)：

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

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

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

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