【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铆接，尤其是涉及一种基于变量数据链的数控铆接系统。
技术介绍
1、拉铆作为冷铆接技术需要利用拉铆工具或设备将铆接紧固件与铆接工件铆合，其抗拉强度和抗剪性能要高于点焊等紧固技术，相对成本更低，连接质量更高，在诸多领域已实现了对胶接、焊接和螺栓连接的替代，被广泛应用于包括航空、航天、军工、船舶、高铁、汽车、建筑、安装、生产等在内的涉及国计民生的各行各业，在民用领域也有着大量个人应用需求。与此同时，随着经济的增长，薄板件用途日渐广泛，能处理薄板件连接的铆接紧固件及相应的铆接工具与设备相关行业市场持续走高，对各类铆接工具与设备的需求量也逐年上升。铆螺母也称拉铆螺母、拉帽、螺纹空心铆钉等，在紧固铆接工件的同时提供螺纹连接，在拉铆型铆接紧固件中的占比日益扩大，从低强度到高强度，材质从铝到全钢、全不锈钢，形成多个规格型号的系列标准产品，与之相应的拉铆工具与设备也朝着多功能、精密重载、轻便易携、省力易用、高自动化、高性价比的方向不断发展。
2、在现有的铆螺母拉铆工具与设备中，传统的基于杠杆原理设计的手动型铆接工具(如美国专利us20140033492a1)操作费力且效率低下。作为替代动力源的解决方案，以气动和液压作为动力源的拉铆工具与设备得到了一定程度的发展与普及，但因需额外配备压缩空气或液压泵站，影响了使用范围，加之居高不下的成本和能效问题，应用多局限于工业市场。而考虑到压缩空气气压和液压油压存在波动，铆接力失控往往会造成铆接精度差，且容易造成对铆接工件特别是薄板件的结构冲击损伤，使得铆接质量缺陷难以控制。故此，近年
3、值得注意的是，从手动到气动、液压、电动或其他驱动工具带动的铆接工具，更多地解决的是动力源的问题，以替代人力和提高铆接工作效率。电动铆接工具对于拉铆过程的操控也仍然多依赖于人。如图1所示，对于铆螺母而言，需要持续施加铆接力使得可延展区或称薄壁变形区发生塑性形变，墩粗并进一步形成“镦头”从而对铆接工件紧固。如图2(a)所示，手动模式下对铆接工件的紧固效果有赖于使用者针对不同材质和规格铆接紧固件的操作手感和对“镦头”的观察，而受铆接工件的遮挡，使用者更多地是在“盲”铆，加上铆接工件厚度、材质和孔径大小等的影响，往往容易造成如欠铆、过铆、铆接螺纹副损伤等铆接问题。
4、为减少对个操控经验的依赖，实现自动化“盲”铆，只解决动力问题是远远不够的，需要有针对不同材质不同规格条件铆接紧固件下保持铆接质量一致性的控制方法。为此，如图2(b)所示，目前有通过调节铆接行程实现拉铆的控制方法，也即根据铆螺母的规格与铆接工件的厚度，预设固定值的压缩行程通过调节拉铆接工具的施铆紧固行程完成拉铆。但考虑工艺等因素的影响，实际铆接工件的厚度并不完全等于理论值，加上铆接工件特别是薄板件自身可能出现的形变问题，同样会导致欠铆/过铆等铆接问题的出现。而为避免这一风险，往往需要在施铆前逐一获取铆接工件厚度的准确值，据此计算标准拉铆行程，以确保最终铆接质量的一致性，操作将变得十分繁琐。
5、相关研究表明，影响铆接质量的工艺参数包括铆接紧固件的材质和规格、铆接工件的材质和安装孔径的尺寸公差、铆接力等，都影响着拉铆过程“镦头”的形成。“镦头”的形成需要给予铆螺母足够的轴向载荷，使其可延展区或称薄壁变形区达到完全塑性形变。通过拉铆过程对铆接力的控制，也是实现自动化“盲”铆的重要技术路线之一。而铆螺母规格型号的不同，其强度差可到两倍，这意味着在拉铆过程中所需的铆接力(pulling force)存在显著差异，随铆螺母材质、规格和结构的不同而变化。在拉铆过程中对铆接力的自动控制，多需要事先获取铆螺母的规格型号以求得适合的铆接力。考虑到铆螺母规格型号的直接识别存在困难，可考虑由使用者选择/输入，过程繁琐，且在选择/输入错误时会导致铆接力不足或是过载，同样可能会造成欠铆/过铆等铆接问题的出现。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种数控铆接系统及控制方法。
2、为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：
3、一种基于变量数据链的数控铆接系统，用于连接铆接动力机构，数控铆接系统用于,在铆接过程中基于铆接紧固件施铆过程设置铆接过程参数变量的坐标原点，并构建铆接过程参数变量之间的坐标参照系统，将铆接过程获得的铆接过程参数变量标注在所述的坐标参照系统中以获得由各铆接过程参数变量构成的变量数据链，随后数控铆接系统根据变量数据链的特征进行铆接控制和/或铆接诊断。
4、在上述的基于变量数据链的数控铆接系统中，所述的铆接过程参数变量包括铆接力，且所述的坐标参照系统包括铆接力-时间坐标系统；
5、或者，所述的参数变量包括铆接力和铆接行程，所述的坐标参照系统包括铆接力-时间坐标系统，铆接力-铆接行程坐标系统，铆接行程-时间坐标系统，或铆接力-铆接时间-铆接行程坐标系统中的任意一种或多种；
6、且相应地，变量数据链包括铆接力随时间变化的变量点集、铆接力随铆接行程变化的变量点集，铆接行程随时间变化的变量点集，或铆接力、铆接行程随时间的变量点集中的任意一种或多种。
7、在上述的基于变量数据链的数控铆接系统中，作为坐标参照系统变量簇的铆接过程参数变量的坐标原点0分别设置如下：
8、以有效施铆载荷的起点为基准原点设置铆接过程参数变量铆接力pulling force的原点0，铆接力传感器的测量值从0开始随施铆载荷增加而同向线性增加，完全卸载施铆载荷时铆接力传感器读数回复为0，其中所述的铆接力传感器最小测量值为0；
9、以有效施铆载荷的起点为基准原点设置铆接过程参数变量铆接行程stroke的原点0，铆接行程传感器的测量值随传动系统轴向位移(旋转角度)同向线性变化,其中所述的铆接行程stroke可为负值，用于表示反向的退出行程；
10、以有效施铆载荷的起点为基准原点设置铆接过程参数变量铆接时间t的原点0，其中所述的时间t为自然变量；
11、铆接力等于预紧力阈值时视为有效施铆载荷的起点。
12、在上述的基于变量数据链的数控铆接系统中，数控铆接系统对空间向量的铆接过程参数变量进行跟踪及解析，并获取至少一个特征点根据特征点进行铆接控制和/或铆接诊断；
13、所述的特征点包括弹-塑性转换点datum、施铆起点fs、第二实体点pier、铆接力峰值点fmax、回弹卸载点fr、施铆终点fe中的任意一个或多个；
14、数控铆接系统通过识别铆接过程各特征点将标准施铆过程划分为三个或四个典型阶段，forming阶段、yielding阶段、setting阶段，以及第四个典型阶段retention阶段，其中：
15、forming阶段对应自施铆起点fs至弹-塑性转换点datum区间，为铆接紧固件在载荷作用下的弹性形变阶段；
16、yielding阶段对应自弹-塑性转换点datum至第二实体点p本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于变量数据链的数控铆接系统，用于连接铆接动力机构，其特征在于，数控铆接系统用于,在铆接过程中基于铆接紧固件施铆过程设置铆接过程参数变量的坐标原点，并构建铆接过程参数变量之间的坐标参照系统，将铆接过程获得的铆接过程参数变量标注在所述的坐标参照系统中，获得由各铆接过程参数变量构成的变量数据链，随后数控铆接系统根据变量数据链的特征进行铆接控制和/或铆接诊断。
2.根据权利要求1所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，所述的铆接过程参数变量包括铆接力，且所述的坐标参照系统包括铆接力-时间坐标系统；
3.根据权利要求2所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，作为坐标参照系统变量簇的铆接过程参数变量的坐标原点0分别设置如下：
4.根据权利要求3所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，数控铆接系统对空间向量的铆接过程参数变量进行跟踪及解析，并获取至少一个特征点根据特征点进行铆接控制和/或铆接诊断；
5.根据权利要求4所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，数控铆接系统根据变量数据链的特征进行的铆接控制包括
6.根据权利要求5所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，所述Parametric Riveting参数式模式下的控制过程如下：
7.根据权利要求5所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，所述AdaptiveRiveting自适应模式的控制过程如下：
8.根据权利要求5所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，Dummy测试模式用于在上载铆接紧固件不装载铆接工件工况下的空拉测试，通过多个空拉测试可以获取相应铆螺母与其最优铆接力峰值的特定函数关系，还可以获取相应铆螺母的铆接过程函数f(·)作为参考；
9.根据权利要求5所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，Process诊断模式的诊断过程如下：
10.根据权利要求1-9任意一项所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，数控铆接系统基于坐标参照系统，根据所设置的坐标原点，生成并输出平滑经过铆接过程参数变量铆接特征曲线，铆接特征曲线描述坐标参照系统内铆接过程参数变量之间的关联关系，数控铆接系统通过解析铆接特征曲线识别各特征点，基于铆接特征曲线进行铆接控制和/或铆接诊断，并基于铆接特征曲线将标准施铆过程划分为四个典型阶段；
11.根据权利要求10所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，所述的变量簇还包括系统电路自监测的实时电信号，在铆接工作过程中数控铆接系统实时监测铆接工况，获取驱动电机的实时电压/电流，与所获取的实时铆接力和/或铆接行程生成二维/三维扩展铆接特征曲线，包括I-t(电机电流-铆接时间)曲线、V-t(电机电压-铆接时间)曲线、F-I(铆接力-电机电流)曲线、F-P(铆接力-电机输出功率)曲线、S-t(铆接行程-铆接时间)曲线、S-I(铆接行程-电机电流)曲线、S-P(铆接行程-电机输出功率)曲线、F-S-I(铆接力-铆接行程-电机电流)曲线、F-S-P(铆接力-铆接行程-电机输出功率)曲线中的任意一种或多种的组合。
12.根据权利要求1-9任意一项所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，所述的数控铆接系统包括电控主板和连接于所述电控主板的存储模块和/或传输模块、显示模块及其上的控键；
...【技术特征摘要】
1.一种基于变量数据链的数控铆接系统，用于连接铆接动力机构，其特征在于，数控铆接系统用于,在铆接过程中基于铆接紧固件施铆过程设置铆接过程参数变量的坐标原点，并构建铆接过程参数变量之间的坐标参照系统，将铆接过程获得的铆接过程参数变量标注在所述的坐标参照系统中，获得由各铆接过程参数变量构成的变量数据链，随后数控铆接系统根据变量数据链的特征进行铆接控制和/或铆接诊断。
2.根据权利要求1所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，所述的铆接过程参数变量包括铆接力，且所述的坐标参照系统包括铆接力-时间坐标系统；
3.根据权利要求2所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，作为坐标参照系统变量簇的铆接过程参数变量的坐标原点0分别设置如下：
4.根据权利要求3所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，数控铆接系统对空间向量的铆接过程参数变量进行跟踪及解析，并获取至少一个特征点根据特征点进行铆接控制和/或铆接诊断；
5.根据权利要求4所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，数控铆接系统根据变量数据链的特征进行的铆接控制包括dummy测试模式、parametric riveting参数式模式、adaptive riveting自适应模式和resume续铆模式中的任意一种或多种组合模式下的铆接控制；
6.根据权利要求5所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，所述parametric riveting参数式模式下的控制过程如下：
7.根据权利要求5所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于，所述adaptiveriveting自适应模式的控制过程如下：
8.根据权利要求5所述的基于变量数据链的数控铆接系统，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋力，郭勇，李盘靖，
申请(专利权)人：杭州联伟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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