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一种面向叠层材料的超声辅助钻铆装置制造方法及图纸

技术编号:21444424 阅读:38 留言:0更新日期:2019-06-26 02:09
本发明专利技术公开了一种面向叠层材料的超声辅助钻铆装置,所述超声辅助钻铆装置包括超声加工组件和驱动组件,超声加工组件包括钻铆工具头、换能模块、导电滑环模块及超声发生器,换能模块包括多个换能件,多个换能件与钻铆工具头相连,导电滑环模块包括定子模组与转子模组,转子模组与换能模块相连,超声发生器与定子模组相连,驱动组件与转子模组相连,以驱动转子模组、换能模块及钻铆工具头同步转动。多个换能件在接收电信号后发出机械振动,以带动钻铆工具头振动。根据本发明专利技术实施例的面向叠层材料的超声辅助钻铆装置减少了加工中出现碎屑、毛刺,飞边的问题,提高了加工质量和装配质量,避免了加工温度过高导致的材料变形问题,延长了钻铆工具头的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种面向叠层材料的超声辅助钻铆装置
本专利技术涉及钻铆装置
,尤其涉及一种面向叠层材料的超声辅助钻铆装置。
技术介绍
叠层材料结构由于综合单一构件优越的材料性能,因此在飞机制造上得到广泛应用。叠层之间的连接通常是铆钉,铆钉连接质量的好坏直接影响装配的总体性能,进而影响叠层材料结构的性能。据统计,一台飞机有数以万计的连接孔,铆钉的装配失效会加速机体的疲劳失效,不仅影响叠层材料结构的使用寿命,而且由于连接处极易疲劳断裂导致危及乘机安全。复合层叠材料通常是一次性钻铆,由于不同叠层构件的强度、热导率和高温化学活性具有明显差异,因此在一体化钻铆过程中,不仅容易产生刀具磨损的现象,还会降低制孔质量。目前常用的钻铆装置加工孔采用的是钻铆头,其加工精度不高且加工时会产生大量热量,影响复合层叠材料的材料物理化学性能,钻孔质量难以保证。因此,实现叠层构件高精密制孔成为提高装配件使用性能、延长刀具使用寿命的重要前提。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本专利技术提出一种面向叠层材料的超声辅助钻铆装置,所述超声辅助钻铆装置状的加工精度较高,钻孔质量较好,使用寿命较长。根据本专利技术实施例的面向叠层材料的超声辅助钻铆装置,包括:超声加工组件,所述超声加工组件包括:钻铆工具头;换能模块,所述换能模块包括多个换能件,所述多个换能件与所述钻铆工具头相连;导电滑环模块,所述导电滑环模块包括定子模组与转子模组,所述定子模组适于与外部固定装置相连,所述转子模组转动配合在所述定子模组上,所述转子模组与所述换能模块相连;超声发生器,所述超声发生器与所述定子模组相连;驱动组件,所述驱动组件与所述转子模组相连,以驱动所述转子模组、所述换能模块及所述钻铆工具头同步转动;其中;所述超声发生器依次通过所述定子模组、所述转子模组、所述换能模块将电信号传递至所述多个换能件,所述多个换能件在接收电信号后发出机械振动,以带动所述钻铆工具头振动。根据本专利技术实施例的面向叠层材料的超声辅助钻铆装置,由于钻铆工具头在旋转的过程中还发生了超声高频振动,减少了加工中出现碎屑、毛刺,飞边的问题,提高了加工质量和装配质量。此外,利用超声高频振动原理极大降低了加工温度,避免加工温度过高导致的材料变形问题,保证了加工质量,延长了钻铆工具头的使用寿命。在一些实施例中,所述的面向叠层材料的超声辅助钻铆装置,还包括:信号采集处理装置,所述信号采集处理装置分别与所述导电滑环模块、所述超声发生器及所述驱动组件电连接,所述信号采集处理装置可采集所述导电滑环模块的电信号,并且根据所述导电滑环模块的电信号调整所述超声发生器的输出频率和/或调整所述钻铆工具头的加工工艺参数。在一些具体的实施例中,所述信号采集处理装置包括:电流计,所述电流计与所述导电滑环模块电连接,以采集所述导电滑环模块的电信号;指令输出接口,所述指令输出接口分别与所述超声发生器及所述驱动组件相连,以调整所述超声发生器的输出参数和/或所述驱动组件的输出参数;处理器,所述处理器分别与所述电流计及所述指令输出接口电连接,所述处理器可根据所述电流计的采集结果朝向所述指令输出接口发出不同的指令。在一些实施例中,所述转子模组设在所述定子模组的朝向所述钻铆工具头的一端;所述转子模组包括:转子滑环和套设在所述转子滑环外侧的转子绝缘层,所述定子模组包括:定子支架、定子绝缘层和碳刷,所述定子绝缘层设在所述定子支架上,所述定子绝缘层具有朝向所述转子模组敞开的配合孔,所述碳刷的一端配合在所述配合孔内,且所述碳刷的一端与所述配合孔的底壁之间设有弹性件,所述碳刷在所述弹性件的弹力下止抵在所述转子滑环的端面上。在一些实施例中,所述导电滑环装置还包括:壳体,所述壳体的朝向所述钻铆工具头的一端敞开设置,所述壳体封闭端上设有配合槽,所述转子模组配合在所述配合槽内,所述壳体敞开端罩设在所述多个换能件外侧。在一些实施例中,所述壳体的封闭端上形成有连接轴,所述连接轴通过联轴器与所述驱动组件相连。在一些实施例中,所述换能模块包括:前盖板,所述前盖板盖合在所述壳体的敞开端;后盖板,所述后盖板设在所述前盖板的远离钻铆工具头的一侧,所述多个换能件夹设在所述前盖板与所述后盖板之间。在一些可选的实施例中,所述前盖板与所述后盖板之间配合有螺栓,所述多个换能件穿设在螺栓上。在一些实施例中,所述换能件为压电陶瓷件。在一些实施例中,所述的面向叠层材料的超声辅助钻铆装置,还包括:柔性快换组件,所述柔性快换装置适于与外部支撑装置相连,所述驱动组件设在所述外部支撑装置上。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:图1是本专利技术实施例的超声辅助钻铆装置的结构示意图。图2是本专利技术实施例的超声辅助钻铆装置能量传递示意图。图3是本专利技术实施例的超声辅助钻铆装置控制逻辑示意图。图4是本专利技术实施例的超声辅助钻铆装置另一个控制逻辑示意图。附图标记:超声辅助钻铆装置100、卡接件4、钻铆工具头5、壳体7、连接轴71、超声加工组件10、驱动组件11、联轴器12、导电滑环模块20、定子支架21、定子绝缘层22、弹性件23、碳刷24、定子模组25、转子模组26、转子滑环27、转子绝缘层28、超声发生器29、换能模块30、后盖板31、换能件32、前盖板33、螺栓34、信号处理装置40。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本专利技术,而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本专利技术和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本专利技术的限制。此外,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面参考图1-图2描述根据本专利技术实施例的面向叠层材料的超声辅助钻铆装置100。如图1所示,根据本专利技术实施例的面向叠层材料的超声辅助钻铆装置100包括超声加工组件10和驱动组件11,超声加工组件10包括钻铆工具头5、换能模块30、导电滑环模块20及超声发生器29,换能模块30包括多个换能件32,多个换能件32与钻铆工具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向叠层材料的超声辅助钻铆装置,其特征在于,包括:超声加工组件,所述超声加工组件包括:钻铆工具头;换能模块,所述换能模块包括多个换能件,所述多个换能件与所述钻铆工具头相连;导电滑环模块,所述导电滑环模块包括定子模组与转子模组,所述定子模组适于与外部固定装置相连,所述转子模组转动配合在所述定子模组上,所述转子模组与所述换能模块相连;超声发生器,所述超声发生器与所述定子模组相连;驱动组件,所述驱动组件与所述转子模组相连,以驱动所述转子模组、所述换能模块及所述钻铆工具头同步转动;其中;所述超声发生器依次通过所述定子模组、所述转子模组、所述换能模块将电信号传递至所述多个换能件,所述多个换能件在接收电信号后发出机械振动,以带动所述钻铆工具头振动。

【技术特征摘要】
1.一种面向叠层材料的超声辅助钻铆装置,其特征在于,包括:超声加工组件,所述超声加工组件包括:钻铆工具头;换能模块,所述换能模块包括多个换能件,所述多个换能件与所述钻铆工具头相连;导电滑环模块,所述导电滑环模块包括定子模组与转子模组,所述定子模组适于与外部固定装置相连,所述转子模组转动配合在所述定子模组上,所述转子模组与所述换能模块相连;超声发生器,所述超声发生器与所述定子模组相连;驱动组件,所述驱动组件与所述转子模组相连,以驱动所述转子模组、所述换能模块及所述钻铆工具头同步转动;其中;所述超声发生器依次通过所述定子模组、所述转子模组、所述换能模块将电信号传递至所述多个换能件,所述多个换能件在接收电信号后发出机械振动,以带动所述钻铆工具头振动。2.根据权利要求1所述的面向叠层材料的超声辅助钻铆装置,其特征在于,还包括:信号采集处理装置,所述信号采集处理装置分别与所述导电滑环模块、所述超声发生器及所述驱动组件电连接,所述信号采集处理装置可采集所述导电滑环模块的电信号,并且根据所述导电滑环模块的电信号调整所述超声发生器的输出频率和/或调整所述钻铆工具头的加工工艺参数。3.根据权利要求2所述的面向叠层材料的超声辅助钻铆装置,其特征在于,所述信号采集处理装置包括:电流计,所述电流计与所述导电滑环模块电连接,以采集所述导电滑环模块的电信号;指令输出接口,所述指令输出接口分别与所述超声发生器及所述驱动组件相连,以调整所述超声发生器的输出参数和/或所述驱动组件的输出参数;处理器,所述处理器分别与所述电流计及所述指令输出接口电连接,所述处理器可根据所述电流计的采集结果朝向所述指令输出接口发出不同的指令。4.根据权利要求1所述的面向叠...

【专利技术属性】
技术研发人员:张建富吴志军马恪罗文涛冯平法郁鼎文
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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