一种用于伺服压铆设备的受力变形在线补偿方法技术

本发明专利技术提供了一种用于伺服压铆设备的受力变形在线补偿方法，包括步骤：S1、采用力闭环控制模式铆接第一列铆钉，同时采集每个铆钉在铆接过程中铆接力的实时数值和铆缸推杆的实时位移数据，得到“铆接力‑铆缸推杆位移”数据；S2、根据“铆接力‑铆缸推杆位移”数据中的特征数据点计算得到压铆过程中铆钉两侧的机床变形量，即采用位移控制模式时铆出合格铆钉所需的铆钉两侧铆缸推杆位移的补偿量；S3、采用高效率的位移控制模式对剩余列铆钉进行铆接，铆接时调用第一列铆钉中在工件高度方向上与当前铆钉位置最接近的铆钉的推杆位移补偿量进行补偿。

An On-line Compensation Method for Force and Deformation of Servo Riveting Equipment

The invention provides an on-line compensation method for force and deformation of servo riveting equipment, including steps: S1, riveting the first rivet with force closed-loop control mode, collecting the real-time value of riveting force of each rivet in riveting process and the real-time displacement data of riveting cylinder push rod, and obtaining the riveting force and riveting cylinder push rod displacement. \Data; S2. According to the characteristic data points in the data of riveting force and displacement of rivet cylinder push rod, the deformation of machine tools on both sides of rivet in riveting process can be calculated, that is, the compensation of displacement of rivet cylinder push rod on both sides of rivet when qualified rivet is riveted by displacement control mode; S3. The residual is controlled by high efficiency displacement control mode. When riveting, the displacement compensation of the push rod of the rivet closest to the current rivet position in the height direction of the workpiece in the first rivet is used to compensate.

【技术实现步骤摘要】
一种用于伺服压铆设备的受力变形在线补偿方法
本专利技术涉及机床误差补偿
，具体地，涉及一种用于伺服压铆设备的受力变形在线补偿方法。
技术介绍
铆接在航空航天飞行器装配过程中有着十分重要的地位。传统的手工铆接工作效率低、铆接质量差，因而自动铆接技术逐渐代替传统铆接已然成为一种趋势。在众多自动铆接技术中，伺服压铆技术由于噪声小、铆接效率高等优点被广泛使用。在伺服压铆过程中，最大铆接力往往能达到数吨，进而导致铆接机产生较大的结构变形，影响铆接精度，因而有必要对压铆设备的受力变形补偿进行研究。目前常用的铆接控制模式主要有两种，即位移控制模式和力控制模式。位移控制模式下，铆接效率高，但由于设备不同位置的受力变形差异导致墩头一致性较差；力控制模式下，由于铆接力与镦头直径成对应关系，墩头一致性较好，但铆接效率较位移控制模式下大幅下降，并且铆接过程中会由于机床变形引起工件变形。因此，有必要提供一种高效率、高质量、适应性强的用于高精度伺服压铆设备的受力变形在线补偿办法，该办法使铆接过程即具备位移控制模式的效率，又具备力控制模式的精度。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种提高铆接精度和铆接效率、减少工件变形的高精度伺服压铆设备的受力变形补偿办法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。根据本专利技术提供的一种用于伺服压铆设备的受力变形在线补偿方法，包括步骤：S1、在设定的压铆力作用下铆接第一列铆钉，同时采集每个铆钉在铆接过程中铆接力的实时数值和铆缸推杆的实时位移数据，两者整合处理后得到铆接过程中的“铆接力-铆缸推杆位移”数据；S2、对“铆接力-铆缸推杆位移”数据中的特征点进行识别，特征点包括：铆接起始点、铆接力峰值点和铆接终止点，通过计算得到压铆过程中铆钉两侧的机床变形量，即采用位移控制模式时铆出合格铆钉所需的铆钉两侧铆缸推杆位移的补偿量；S3、采用位移控制模式对剩余列铆钉进行铆接，铆接前调用第一列铆钉中在工件高度方向上与当前铆钉位置最接近的铆钉的位移补偿量，作为当前铆钉铆接时的铆缸推杆位移补偿量进行补偿。优选的，步骤S2中的所述位移补偿量包括铆钉钉帽侧铆缸推杆位移补偿量和铆钉墩头侧铆缸推杆位移补偿量。优选的，步骤S3为：采用位移控制模式对剩余列铆钉进行铆接，铆接时调用第一列铆钉中在工件高度方向上与当前铆钉位置最接近的铆钉的钉帽侧铆缸推杆位移补偿量和墩头侧铆缸推杆位移补偿量，作为当前铆钉的钉帽侧铆缸推杆位移补偿量和墩头侧铆缸推杆位移补偿量进行补偿。优选的，由于被铆对象的变形抗力与铆接力相比可忽略不计，铆钉两侧的机床变形量可认为近似相等，即铆钉钉帽侧铆缸推杆位移补偿量ΔP与铆钉墩头侧铆缸推杆位移补偿量ΔP′相等，计算包括：式中，PendPmax为“铆接力-铆缸推杆位移”数据中铆接终止点到铆接力峰值点的位移之差，Δs为铆接接头沿铆钉轴线方向的总回弹量，F为最大铆接力，t1为蒙皮厚度，t2为桁条厚度，E1为蒙皮弹性模量，E2为桁条弹性模量，E3为铆钉变形前弹性模量，d为墩头直径，d3为孔内铆钉变形后的直径，v3为铆钉材料的泊松比，h为铆钉墩头高度，S为铆钉墩头成型过程中的最大正应力。优选的，该方法还可用于检测铆钉墩头高度：h＝l-(t1+t2)-(PendPstart)式中，h为铆钉镦头高度，l为铆钉钉杆长度，PendPstart为“铆接力-铆缸推杆位移”数据中铆接终止点到铆接起始点的位移之差，即铆钉挤压变形量。优选的，步骤S2中，对铆接起始点的识别包括：从Pstart点开始连续多个数据点的铆接力值均大于之前所有数据点的平均值，则Pstart点为铆接起始点。优选的，步骤S2中，对铆接终止点的识别包括：从Pend点开始连续多个数据点的铆接力值均小于之前所有数据点的平均值，则Pend点为铆接终止点。优选的，步骤S2中，对铆接力峰值点的识别包括：铆接力最大的数据点Pmax点。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术具有铆接精度高、铆接效率高、工件变形小和适应性强等优点，为高精度伺服压力铆接提供了保证。该力变形补偿方法与铆接设备的数控系统集成，在线测量第一列铆钉的“铆接力-铆缸推杆位移”数据，通过计算得到铆接设备的受力变形量，无需暂停加工，即可对剩余列铆钉的高精度铆接进行铆缸推杆位移补偿，尤其适用于铆接点数量较多的大尺寸航空薄壁件的高精度铆接。此外，由于该方法基于在线“铆接力-铆缸推杆位移”数据分析，所以还可以实现对每个铆接点墩头高度的在线检测。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例的工件示意图；图2为“铆接力-铆缸推杆位移”数据点的特征点识别示意图；图3为本专利技术实施例的受力变形在线补偿方法的流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。请参阅图1～3，本专利技术实施例中，一种用于伺服压铆设备的受力变形在线补偿方法，它包括以下步骤：1)采用具备力采集与力闭环控制模块的铆缸，在设定压铆力作用下铆接第一列铆钉，同时采集每个铆钉在铆接过程中铆缸上力传感器的数值和铆缸推杆的实时位移数据。两者整合处理后，得到铆接过程中的“铆接力-铆缸推杆位移”数据，如图2中的原始数据所示。2)实例工件如图1所示，采用力闭环控制模式铆接工件上第一列铆钉，即图1中A1～An铆钉，同时采集每个铆钉在铆接过程中的“铆接力-铆缸推杆位移”数据。采用高精度高效率的算法对“铆接力-铆缸推杆位移”数据的特征点进行识别，主要包括：铆接起始点A、峰值点B和终止点C，如图2所示。其中对铆接起始点A的识别算法原理是当从Pstart点开始自左向右连续10个数据点的铆接力值均超过前序平均值时，即认为Pstart点为铆接起始点A。对铆接终止点C的识别与A点相似，从Pend点开始自左向右连续10个数据点的铆接力值均小于之前所有数据点的平均值，则认为Pend点为铆接终止点。铆接力峰值点B为铆接力最大的数据点，记作Pmax。通过理论计算与公式推导，得出铆接过程中铆钉两侧的机床变形量，即位移控制模式下铆出合格铆钉所需的两侧铆缸推杆位移补偿量ΔP和ΔP'。由于被铆对象的变形抗力与铆接力相比可忽略不计，铆钉两侧的机床铆接变形量可认为近似相等，故认为ΔP＝ΔP'，计算公式如公式(1)和公式(2)所示。式中：ΔP为铆钉钉帽侧铆缸推杆位移补偿量，ΔP′为铆钉墩头侧铆缸推杆位移补偿量，PendPmax为“铆接力-铆缸推杆位移”数据点中特征点C点到B点的位移之差，Δs为铆接点沿铆钉轴线方向的总回弹量，F为最大铆接力，t1为蒙皮厚度，t2为桁条厚度，E1为蒙皮弹性模量，E2为桁条弹性模量，E3为铆钉变形前弹性模量，d为墩头直径，d3为孔内铆钉变形后的直径，v3为铆钉材料的泊松比，h为铆钉墩头高度，S为铆钉墩头成型过程中的最大正应力。3)对B列～L列的待铆铆钉进行铆接，铆接模式采用效率较高的位移控制模式。铆接时，调用第一列中在工件高度方向上与当前铆钉位置最接近的铆钉的位移补偿量ΔP和ΔP′值，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于伺服压铆设备的受力变形在线补偿方法，其特征在于，包括步骤：S1、在设定的压铆力作用下铆接第一列铆钉，同时采集每个铆钉在铆接过程中铆接力的实时数值和铆缸推杆的实时位移数据，两者整合处理后得到铆接过程中的“铆接力‑铆缸推杆位移”数据；S2、对“铆接力‑铆缸推杆位移”数据中的特征点进行识别，特征点包括：铆接起始点、铆接力峰值点和铆接终止点，通过计算得到压铆过程中铆钉两侧的机床变形量，即采用位移控制模式时铆出合格铆钉所需的铆钉两侧铆缸推杆位移的补偿量；S3、采用位移控制模式对剩余列铆钉进行铆接，铆接前调用第一列铆钉中在工件高度方向上与当前铆钉位置最接近的铆钉的位移补偿量，作为当前铆钉铆接时的铆缸推杆位移补偿量进行补偿。

【技术特征摘要】
1.一种用于伺服压铆设备的受力变形在线补偿方法，其特征在于，包括步骤：S1、在设定的压铆力作用下铆接第一列铆钉，同时采集每个铆钉在铆接过程中铆接力的实时数值和铆缸推杆的实时位移数据，两者整合处理后得到铆接过程中的“铆接力-铆缸推杆位移”数据；S2、对“铆接力-铆缸推杆位移”数据中的特征点进行识别，特征点包括：铆接起始点、铆接力峰值点和铆接终止点，通过计算得到压铆过程中铆钉两侧的机床变形量，即采用位移控制模式时铆出合格铆钉所需的铆钉两侧铆缸推杆位移的补偿量；S3、采用位移控制模式对剩余列铆钉进行铆接，铆接前调用第一列铆钉中在工件高度方向上与当前铆钉位置最接近的铆钉的位移补偿量，作为当前铆钉铆接时的铆缸推杆位移补偿量进行补偿。2.根据权利要求1所述的用于伺服压铆设备的受力变形在线补偿方法，其特征在于，步骤S2中的所述位移补偿量包括铆钉钉帽侧铆缸推杆位移补偿量和铆钉墩头侧铆缸推杆位移补偿量。3.根据权利要求1所述的用于伺服压铆设备的受力变形在线补偿方法，其特征在于，步骤S3为：采用位移控制模式对剩余列铆钉进行铆接，铆接时调用第一列铆钉中在工件高度方向上与当前铆钉位置接近的铆钉的钉帽侧铆缸推杆位移补偿量和墩头侧铆缸推杆位移补偿量，作为当前铆钉的钉帽侧铆缸推杆位移补偿量和墩头侧铆缸推杆位移补偿量进行补偿。4.根据权利要求1所述的用于伺服压铆设备的受力变形在线补偿方法，其特征在于，由于被铆对象的变形抗力与铆接力相比可忽略不计，铆钉两侧的机床变形量可认为近似相等，即铆钉钉帽侧铆缸推杆位移...

【专利技术属性】
技术研发人员：章易镰，王宇晗，
申请(专利权)人：上海拓璞数控科技股份有限公司，上海拓璞软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31