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CN107421512A - 一种基于光学原理的自冲铆连接定位装置及定位方法 - Google Patents

一种基于光学原理的自冲铆连接定位装置及定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明是涉及一种基于光学原理的自冲铆连接定位装置及方法，属于自冲铆接工艺技术领域。本发明包括套筒、摇臂、光源发生器、支撑杆、深沟球轴承、基准指针和定位基座；所述支撑杆固定在定位基座上，支撑杆上端为阶梯轴，阶梯轴轴段上装配有深沟球轴承，阶梯轴的顶端固定有基准指针，深沟球轴承上套设有摇臂，摇臂的末端与套筒连接，光源发生器固定在套筒中，光源发生器可沿套筒上下滑动，光源发生器的中心位置装配有激光笔，上端还设有开关；定位基座包括底板和侧板，侧板固定在底板两侧，底板上开有中心孔。本发明运用光学成像原理及几何原理进行自冲铆连接定位，提高了定位精度，既保证不同宽度和厚度连接件的自冲铆接接头质量，又提高效率。

Description

一种基于光学原理的自冲铆连接定位装置及定位方法
技术领域
本发明涉及自冲铆工艺技术领域，特别是一种基于光学原理的自冲铆连接定位装置及定位方法。
背景技术
自冲铆接技术是近年来发展迅速的一种薄板材料连接新技术，特别适用于轻合金、复合材料以及异种板材之间的连接，目前在汽车和飞机制造领域应用日益广泛。自冲铆接本质为机械冷成型技术，可以实现两层或多层板材的有效连接。其连接原理是通过冲头下行压迫铆钉刺入板材，铆钉在刺入板材的过程中向四周张开形成铆扣，在基板中形成一个永久性紧固结构，从而将基板紧紧连接在一起。目前使用的自冲铆设备在下铆模处没有定位装置，需要人工目测对中进行自冲铆接，此法耗时，生产效率低，而且误差较大，这会影响连接件的拉伸和疲劳等性能，不能保证自冲铆接质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于光学原理的自冲铆连接定位装置及定位方法，以解决自冲铆接过程中对于铆接不同宽度，厚度的连接件时需要更换定位装置，以及由于人工操作过程中存在的冲头与预期作用点不对中而影响连接精度的问题。
本发明的基于光学原理的自冲铆连接定位装置包括套筒1、摇臂2、光源发生器3、支撑杆6、深沟球轴承7、基准指针8和定位基座；所述支撑杆6固定在定位基座上，支撑杆6上端为阶梯轴，阶梯轴轴段上装配有深沟球轴承7，阶梯轴的顶端固定有基准指针8，深沟球轴承7上套设有摇臂2，摇臂2的末端与套筒1连接，光源发生器3固定在套筒1中，光源发生器3可沿套筒1上下滑动，光源发生器3的中心位置装配有激光笔10，上端还设有开关9；所述定位基座包括底板14和侧板13，侧板13固定在底板14两侧，侧板13与底板14之间可拆卸，底板14上还开有中心孔4。
进一步的，所述底板14上的中心孔4直径和深度均与下铆模11相同。
进一步的，所述基准指针8所指方向延长线和冲头行程所在直线垂直相交。
进一步的，所述摇臂2上表面的对称中心处划有水平基准线。
进一步的，所述所述侧板13的上表面与底板14上表面齐平，侧板13与底板14下方形成凹槽。
进一步的，所述套筒1内壁和光源发生器3之间为螺纹连接；所述摇臂2与深沟球轴承7外圈为过盈配合，深沟球轴承7内圈与支撑杆6的阶梯轴轴段也为过盈配合。
利用上述基于光学原理的自冲铆连接定位装置进行定位的方法，包括如下具体步骤：
a将定位基座放置在自冲铆设备上，将底板14上的中心孔4套在自冲铆接设备的下铆模11上，保持侧板13竖直向下，然后调整摇臂2的位置使其上的对中基准线和基准指针8的指向对齐；
b将连接件放置在定位模具的底板14上，打开光源发生器3上的开关9，旋转光源发生器3调整其到下铆模11的距离，从而在放置在下铆模11附近的不同宽度和厚度的连接件上形成半径变化的圆形光斑，利用几何原理来确定出连接件连接点的准确位置并将其与冲头作用点对中；
c完成定位后，旋转摇臂2到不干扰冲头进行连接的区域，即可进行连接。
其中所述步骤b中包括三种定位方式，对规则几何形状连接区域连接件的定位：使光的投影在不同厚度和宽度连接件的连接区域形成直径可变化的圆形光斑，并使之与正多边形连接区域的各边相切，激光投射点确定为铆接点；对不规则几何形状连接件的定位：调整不规则几何形状的连接件的位置使所需的铆接点与激光笔10投射于下铆模11的红色点重合；对于特殊形状的连接件的定位：旋松紧定螺钉5取下两侧板13，此时仅由底板14组成的定位基座可以围绕中心孔4实现360°旋转，以确保通过调整后可以将不规则连接件放置在底板14的适当位置，并使其铆接点和激光投射点对中。
本发明的工作原理：将底板14上的中心孔4套入自冲铆的下铆模11，通过定位基座将定位装置整体放置在自冲铆设备上；通过左右旋调摇臂2可以使摇臂2上的基准线和基准指针8箭头方向重合，保证冲头和激光投射点严格对中，也可保证激光笔10发出的激光投到设备下铆模11的激光点和其对称中心点重合；打开光源发生器3的开关9，旋转光源发生器3可以调节它到下铆模11的距离，从而在放置在下铆模11附近的不同宽度和厚度的连接件上形成半径变化的圆形光斑，利用几何原理来确定出连接件连接点的准确位置并将其与冲头作用点对中；完成定位后，通过深沟球轴承7转动旋转摇臂2到不干扰冲头进行自冲铆接的空间区域，即可进行自冲铆连接。
本发明的有益效果在于运用连接件基于光学原理的自冲铆接定位装置，可以连接不同尺寸的连接件，并实现单搭和十字搭等多种材料连接组合方式，而且连接过程中不需要更换夹具；利用光学成像原理和相关的几何原理来定位，提高了定位精度，保证了连接件的自冲铆接质量，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为定位基座结构示意图；
图3为摇臂结构示意图；
图4为基准指针结构示意图；
图5为光源发生器结构示意图；
图6为光源发生器定位原理图；
图7为自冲铆接设备示意图；
图8为本发明工作示意图；
图中，1-套筒，2-摇臂，3-光源发生器，4-中心孔，5-紧定螺钉，6-支撑杆，7-深沟球轴承，8-基准指针，9-开关，10-激光笔，11-下铆模，12-螺纹通孔，13-侧板，14-底板。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明不限于以下所述范围。
实施例1：实施例1：如图1-8所示，一种基于光学原理的自冲铆连接定位装置，包括套筒1、摇臂2、光源发生器3、支撑杆6、深沟球轴承7、基准指针8和定位基座；
所述支撑杆6固定在定位基座上，支撑杆6上端为阶梯轴，阶梯轴轴段上装配有深沟球轴承7，阶梯轴的顶端固定有基准指针8，深沟球轴承7上套设有摇臂2，摇臂2的末端与套筒1连接，光源发生器3固定在套筒1中，光源发生器3可沿套筒1上下滑动，光源发生器3的中心位置装配有激光笔10，上端还设有开关9；所述定位基座包括底板14和侧板13，侧板13固定在底板14两侧，侧板13与底板14之间可拆卸，底板14上还开有中心孔4。
实施例2：其中基准指针8所指方向延长线和冲头行程所在直线垂直相交。摇臂2与深沟球轴承7外圈为过盈配合，深沟球轴承7内圈与支撑杆6的阶梯轴轴段也为过盈配合，摇臂2上表面的对称中心处划有水平基准线，在使用时，需要旋转摇臂2将摇臂2上的基准线与基准指针8所指方向调整到一致。套筒1内壁和光源发生器3之间为螺纹连接，若连接区域为正多边形，此时只需移动连接件和调节光源发生器3旋入套筒1的距离来使激光笔10所形成的圆形光斑与形状为正多边形的连接区域各边相切，就可以严格保证冲头与连接件连接中心点在同一竖直直线上，从而实现较为精准的连接.
实施例3：其中侧板13上开有螺纹通孔12，紧定螺钉5与螺纹通孔12配合将侧板13固定在底板14两侧，而且在需要时，侧板13可从底板14上拆卸下来，侧板13的上表面与底板14上表面齐平，侧板13与底板14下方形成凹槽，底板14上的中心孔4直径和深度均与下铆模11相同，当将底板14套在下铆模11上时，可保证下铆模11表面与底板14表面齐平，保证连接件放置在底板14表面时的平整。
实施例4：如图7~8所示，以20mm×20mm规则几何形状连接区域连接件为例，将定位基座放置在自冲铆设备上，同时将底板14上的中心孔4套在自冲铆接设备的下铆模11上，保持侧板13竖直向下，然后调整摇臂2的位置使其上的对中刻度线和基准指针8的指向对中，将连接件放置在定位模具的底板14上，打开光源发生器3上的电路开关9，旋转光源发生器3调整其到下铆模11的距离，使光的投影在不同厚度和宽度连接件的连接区域形成直径可变化的圆形光斑，并使之与连接区域为20mm×20mm正方形的连接件各边相切，此时激光投射点即为铆接点，即实现了对连接件连接区域正多边形的自冲铆接定位。
实施例5：调整不规则几何形状连接件的位置使所需的铆接点与激光笔10投射于下铆模11的红色点重合，即实现了对不规则几何形状连接件的自冲铆接定位；定位过程中，对于特殊形状的连接件，可以旋松紧定螺钉5取下两侧板13，此时仅由底板14组成的定位基座可以围绕中心孔4实现360°旋转，以确保通过调整后可以将不规则连接件放置在底板14的适当位置，并使其铆接点可以和激光投射点对中；
上面结合附图对本发明的具体实施做了详细说明，但本发明并不仅限于上述实施例，按照相关的技术规范，可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种基于光学原理的自冲铆连接定位装置，其特征在于：包括套筒（1）、摇臂（2）、光源发生器（3）、支撑杆（6）、深沟球轴承（7）、基准指针（8）和定位基座；
所述支撑杆（6）固定在定位基座上，支撑杆（6）上端为阶梯轴，阶梯轴轴段上装配有深沟球轴承（7），阶梯轴的顶端固定有基准指针（8），深沟球轴承（7）上套设有摇臂（2），摇臂（2）的末端与套筒（1）连接，光源发生器（3）固定在套筒（1）中，光源发生器（3）可沿套筒（1）上下滑动，光源发生器（3）的中心位置装配有激光笔（10），上端还设有开关（9）；
所述定位基座包括底板（14）和侧板（13），侧板（13）固定在底板（14）两侧，侧板（13）与底板（14）之间可拆卸，底板（14）上还开有中心孔（4）。
2.根据权利要求1所述基于光学原理的自冲铆连接定位装置，其特征在于：所述底板（14）上的中心孔（4）直径和深度均与下铆模（11）相同。
3.根据权利要求1所述基于光学原理的自冲铆连接定位装置，其特征在于：所述基准指针（8）所指方向延长线和冲头行程所在直线垂直相交。
4.根据权利要求1所述基于光学原理的自冲铆连接定位装置，其特征在于：所述摇臂（2）上表面的对称中心处划有水平基准线。
5.根据权利要求1所述基于光学原理的自冲铆连接定位装置，其特征在于：所述所述侧板（13）的上表面与底板（14）上表面齐平，侧板（13）与底板（14）下方形成凹槽。
6.根据权利要求1所述基于光学原理的自冲铆连接定位装置，其特征在于：所述套筒（1）内壁和光源发生器（3）之间为螺纹连接；所述摇臂（2）与深沟球轴承（7）外圈为过盈配合，深沟球轴承（7）内圈与支撑杆（6）的阶梯轴轴段也为过盈配合。
7.一种利用权利要求1-6中所述基于光学原理的自冲铆连接定位装置进行定位的方法，
其特征在于：具体步骤如下：
（a）将定位基座放置在自冲铆设备上，将底板（14）上的中心孔（4）套在自冲铆接设备的下铆模（11）上，保持侧板（13）竖直向下，然后调整摇臂（2）的位置使其上的对中基准线和基准指针（8）的指向对齐；
（b）将连接件放置在定位模具的底板（14）上，打开光源发生器（3）上的开关（9），旋转光源发生器（3）调整其到下铆模（11）的距离，从而在放置在下铆模（11）附近的不同宽度和厚度的连接件上形成半径变化的圆形光斑，利用几何原理来确定出连接件连接点的准确位置并将其与冲头作用点对中；
（c）完成定位后，旋转摇臂（2）到不干扰冲头进行连接的区域，即可进行连接。
8.根据权利要求7所述的基于光学原理的自冲铆连接定位装置进行定位的方法，其特征在于：所述步骤（b）中包括三种定位方式，对规则几何形状连接区域连接件的定位：使光的投影在不同厚度和宽度连接件的连接区域形成直径可变化的圆形光斑，并使之与正多边形连接区域的各边相切，激光投射点确定为铆接点；对不规则几何形状连接件的定位：调整不规则几何形状的连接件的位置使所需的铆接点与激光笔（10）投射于下铆模（11）的红色点重合；对于特殊形状的连接件的定位：旋松紧定螺钉（5）取下两侧板（13），此时仅由底板（14）组成的定位基座可以围绕中心孔（4）实现360°旋转，以确保通过调整后可以将不规则连接件放置在底板（14）的适当位置，并使其铆接点和激光投射点对中。
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