[发明专利]一种采用往复式电磁发射技术的电磁铆接设备

说明书

技术领域

本发明属于机械连接技术领域，涉及一种用于航空、航天工程的采用往复式电磁发射技术的电磁铆接设备。

背景技术

在航空、航天工程的产品制造装配过程中，需要铆接大量的铆钉。传铆接方法主要有：锤铆、压铆、电磁铆接。

以压缩空气作为动力源的锤铆方法使用最为普遍。但这种铆接方法产生的后坐力和噪音大、劳动条件差，铆接质量不易控制。

压铆方法是采用静压力方法使铆钉变形，铆接质量比较稳定。但压铆机的体积大，不能用于不开敞的部位，在车间移动也不方便；手提式压铆机主要用于小直径铆钉的铆接，对结构开敞性要求比较高。

为解决锤铆、压铆铆接方法带来的问题，美国率先开发出了采用涡流斥力方式的电磁铆接方法。这种铆接方式的技术特征是首先对电容器进行充电储能，然后电容器对铆枪中的初级线圈放电，同时在次级线圈中感应出涡流，在两个线圈之间产生强大的斥力，并传至铆钉，完成铆接。进一步分析其原理可以发现，只有在初级线圈中的电流上升阶段，才会在次级线圈中感应出相同方向的涡流，进而产生斥力，而在电流下降阶段没有斥力产生，因此，其能量利用率不高。由于完成铆接需要很大的斥力，因此，其铆枪中的电流很高，峰值一般在10KA左右。现有电磁铆接设备电容的初始充电能量一般在10kJ左右，放电电流峰值一般在十千安级，导致储能元件及相关的控制开关、变压器等器件的体积和重量大、铆接时发热严重、能量利用率低、设备电气安全防护要求高。工作时，还需要专门的吊装设备分担铆枪重量来配合使用。

发明内容

为了解决电磁铆接设备体积和重量大、能量利用率低和发热问题，同时也为了获得更轻便的长寿命铆接和安装技术，本发明采用电磁发射技术提出了一种采用往复式电磁发射技术的电磁铆接设备。

本发明的技术解决方案是，电磁铆接设备由电磁铆枪、电源系统和頂铁组成；电磁铆枪由主线圈、副线圈、骨架、动子、铆枪手柄和铆枪外壳构成；铆枪外壳的内腔为沿轴向贯通的空腔，铆枪外壳由前盖、外壳中段和后盖组成，前盖与外壳中段前端连接，外壳中段后端与后盖连接，后盖与铆枪手柄连接；主线圈缠绕在骨架的前端；副线圈缠绕在骨架后端；缠绕主、副线圈后的骨架嵌在铆枪外壳的内腔中，骨架前端与前盖接触，骨架后端与后盖接触；动子嵌入在骨架内，向前或向后活动，动子的材料为铁磁性材料；所述的电源系统由充电组件、主线圈电容组、副线圈电容组、放电组件、主线圈反向续流二极管和副线圈反向续流二极管组成。主线圈电容组经放电组件的主信号正端V1+与主线圈正端相连，主信号负端V1-与主线圈负端相连；副线圈电容组经放电组件的副信号正端V2+与副线圈正端相连，副信号负端V2-与副线圈负端相连。

在电磁铆枪的动子和铆钉之间加上铆模，可以提高铆接质量。

在电磁铆枪的后盖与铆枪手柄之间加减振弹簧或减振垫，减小后坐力。

本发明具有的优点和有益效果，本发明由于利用不同的电动力产生机理，因此使能量利用率提高了一个数量级，本发明涉及的铆接设备的金属冲头运动动力是靠由其在放电线圈形成的磁场中所受的电磁发射力驱动，而原有电磁铆接是靠感应线圈与驱动板间的磁场排斥力来驱动的，由于磁场的斥力与两者距离成反比，一旦力传导头离开线圈，所受力快速衰减，距离大了后电能无法转换成机械能。电能利用率低。本发明将电磁发射的机理引入电磁铆接领域，通过两组线圈的分时放电，铆接线圈使金属冲头获得加速后撞击铆模进行铆接，回位线圈在铆接完成后使金属冲头返回初始位置。实现了铆接动力头往复运动的方法，采用该方法，通过线圈的电能量可以全部作用于线圈内的金属冲头动子，可使金属冲头在磁场中持续加速，使其加速获得动能。因此可以大幅提高能量利用率，获得最大的动能后撞击到铆模上，实现铆接，线圈中的全部能量均用于使金属冲头加速。采用发明的电磁铆接方法，可以大幅提高能量利用率，奠定了其他方面改进的基础，可以体积小、重量轻、发热小、易于操作、更安全。

本发明所涉及的利用充电电容向螺旋线圈放电的电磁发射方式产生动力的方法，需要的电容储能比原来的大幅减少小，因此放电时通过线圈的电流也大幅减小，减少发热，并具有可实施性。本发明所涉及的电磁铆接设备具备了所有电磁铆接的优点，该设备可以应用于各种材料铆钉的铆接成形，可以实现比较理想的、均匀的干涉配合，形成长寿命、高可靠性的连接。本电磁铆接技术是手工和自动化铆接和安装的一个新的解决方案。铆接动力头和电源设备重量轻、体积更小，后坐力更小，适于手工操作，更易于实现自动化装配集成。

附图说明

图1是本发明电磁发射式电磁铆接设备原理图。

具体实施方式