一种锥型工件压拧装置及方法与流程

1.本发明属于锥形工件拧紧技术领域，具体涉及一种锥型工件压拧装置及方法。


背景技术：

2.为了提高航天企业所生产的锥型插塞的效率，将人工装配改为自动化装配。该产品存在压拧复合的工艺，现市场又无可适用压拧复合装置和方法。该设计需求应运而生，发明了一款针对需要压拧复合零件的装置以及方法，提高航天企业所生产的锥型插塞的效率以及成品率。


技术实现要素：

3.本发明为了解决上述技术问题提供一种锥型工件压拧装置，通过先压后拧的方式，保证锥形工件的拧紧，不会造成过拧，对工件造成损伤。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：本可锥型工件压拧装置包括：两个底板，两个所述底板之间设有锥型工件定位机构，所述底板的竖直上方设有顶板，所述底板与所述顶板之间通过支撑立柱连接，所述顶板上安装有压力气缸，所述压力气缸的输出端竖直向下穿过所述顶板后连接导向板，所述导向板的竖直下方设有拧紧电机安装板，所述导向板与所述拧紧电机安装板通过动力轴连接，所述拧紧电机安装板上设有拧紧电机，所述拧紧电机的输出端连接有扭力传感器，所述扭力传感器的输出轴连接一同步带轮，所述同步带轮与另一同步带轮通过同步带连接，另一所述同步带轮连接中空竖直设置的花键轴，所述花键轴内设有压力冲头，所述压力冲头的顶部穿过并伸出所述花键轴后连接所述导向板的底部，所述压力冲头上设有压力传感器，所述花键轴的底部连接拧紧机构。
5.有益效果：通过先压后拧的方式，保证锥形工件的拧紧，不会造成过拧，对工件造成损伤。
6.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
7.进一步，所述锥型工件定位机构包括相对且平行设置的两滑轨，两个所述滑轨之间滑动设有用于安装锥形工件的浮动底座，一根所述滑轨的外侧设有驱动气缸，所述驱动气缸的输出端连接所述浮动底座，所述驱动气缸通过角连接器连接气缸固定块，所述滑轨的前后两端之间均设有缓冲机构。
8.进一步，所述缓冲机构包括限位块、机械限位器和缓冲器，所述限位块固定在工作台上，所述限位块朝向所述浮动底座一侧设有所述机械限位器和所述缓冲器。
9.进一步，所述驱动气缸的对侧安装有坦克链。
10.进一步，所述拧紧电机的输出端连接减速机，所述减速机通过第一联轴器连接所述扭力传感器，所述扭力传感器的输出轴通过第二联轴器连接所述同步带轮。
11.进一步，所述拧紧机构包括拧紧扳手，所述拧紧扳手的顶部通过衬套连接所述花键轴，所述拧紧扳手内设有所述压力冲头。
12.进一步，还包括导向柱，所述导向柱竖直设置在所述顶板上，所述导向柱的底部穿
过并伸出所述顶板的底部，所述导向柱上滑动设有所述导向板。
13.进一步，还包括滑动平台，所述滑动平台竖直设置在所述顶板的一侧上，所述滑动平台朝向所述拧紧电机安装板一侧上设有导轨，所述导轨上滑动连接所述拧紧电机安装板。
14.进一步，所述顶板上设有平衡气缸，所述平衡气缸的输出端竖直向下连接所说的导向板。
15.本发明的目的之二：提供一种锥型工件压拧方法，采用所述的锥型工件压拧装置包括以下步骤：
16.s1：将装配好的锥形工件固定放入浮动底座，通过锥型工件定位机构定位固定；
17.s2：通过压力气缸驱动压力冲头向下运动至距离锥形工件4-5mmm开始减速，并通过拧紧电机驱动拧紧扳手逆时针旋转；
18.s3：当拧紧扳手运动至距离锥形工件0.2-0.8mm，压力气缸驱动压力冲头施加设定压力60％后，减缓施加压力速度，使锥形工件产生t
抗
大于拧紧所施加的扭矩；
19.计算公式：
20.t
抗
＝f
施
＊μ＊r＊30％
21.其中，t
抗
是施加压力产生的抗扭力值；f
施
是压力冲头施加的压力值；μ为两材料之间的摩擦系数；r为材料的接触半径；30％是安全系数；
22.s4：保持施加设定压力值，先通过拧紧电机驱动拧紧扳手低扭矩快速拧紧，然后再低转速目标扭矩拧紧。
附图说明
23.图1为本发明的结构示意图；
24.图2为锥形工件定位机构的结构示意图；
25.图3为滑动平台的安装位置示意图；
26.图4为拧紧扳手的安装位置示意图；
27.图5为浮动底座的结构示意图；
28.图6为锥形工件的结构示意图；
29.图7为本发明的工作流程图；
30.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
31.1、底板；2、支撑立柱；3、拧紧扳手；4、花键外套；5、拧紧电机安装板；6、同步带轮；7、轴承；8、第二联轴器；9、扭力传感器；10、第一联轴器；11、减速机；12、拧紧电机；13、导向柱；14、压力气缸；15、平衡气缸；16、防松螺母；17、导向板；18、同步带；19、压力传感器；20、花键轴；21、滑动平台；22、导轨；23、锥形工件；231、壳体；232、压环；233、插塞；24、驱动气缸；25、浮动底座；251、上座；252、下座；253、弹簧；254、插接槽；26、连接板；27、限位块；28、机械限位器；29、缓冲器；30、坦克链；31、滑块；32、滑轨；33、角连接器；34、气缸固定块；35、衬套；36、卡箍套；37、压力冲头。
具体实施方式
32.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并
非用于限定本发明的范围。
33.实施例1
34.如图1-5所示，本实施例提供一种锥型工件压拧装置，包括：两个底板1，两个所述底板1之间设有锥型工件定位机构，所述底板1的竖直上方设有顶板，所述底板1与所述顶板之间通过支撑立柱2连接，支撑立柱2通过防松螺母16固定在顶板上，所述顶板上安装有压力气缸14，所述压力气缸14的输出端竖直向下穿过所述顶板后连接导向板17，所述导向板17的竖直下方设有拧紧电机安装板5，所述导向板17与所述拧紧电机安装板5通过动力轴连接，所述拧紧电机安装板5上设有拧紧电机12，所述拧紧电机12的输出端连接有扭力传感器9，所述扭力传感器9的输出轴连接一同步带轮6，所述同步带轮6与另一同步带轮6通过同步带18连接，另一所述同步带轮6连接中空竖直设置的花键轴20，所述花键轴20内设有压力冲头37，所述压力冲头37的顶部穿过并伸出所述花键轴20后连接所述导向板17的底部，所述压力冲头37上设有压力传感器19，所述花键轴20的底部连接拧紧机构，花键轴20外部设有花键外套4。
35.优选地，本实施例中，所述锥型工件定位机构包括相对且平行设置的两滑轨32，两个所述滑轨32之间滑动设有用于安装锥形工件23的浮动底座25，具体在浮动底座25的底部设有滑块31，滑块31滑动设置在滑轨32上，一根所述滑轨32的外侧设有驱动气缸24，所述驱动气缸24的输出端连接所述浮动底座25，所述驱动气缸24通过角连接器33连接气缸固定块34，所述滑轨32的前后两端之间均设有缓冲机构。
36.优选地，本实施例中，所述缓冲机构包括限位块27、机械限位器28和缓冲器29，所述限位块27固定在工作台上，所述限位块27朝向所述浮动底座25一侧设有所述机械限位器28和所述缓冲器29。
37.驱动气缸24驱动浮动底座25在滑轨32上来回移动，从而改变锥形工件23的位置，当位置对准后，通过缓冲机构将浮底座25固定，便于进行压拧操作。
38.如图5所示，浮动底座25由上座251和下座252组成，上座251和下座250形成插接槽，插接槽的底部滑动设置插接块，锥形工件23插接在插接块内，通过在插接块的底部设置弹簧253，形成浮动机构，减小上端拧紧机构，与下端锥形工件23的同心对准的难度。
39.如图6所示，锥形工件23由壳体231、压环232和插塞233组成，壳体231插接固定在插接槽内，壳体231内螺纹连接插塞233，插塞233的顶部设有压环232，通过拧紧机构拧紧插塞233。
40.优选地，本实施例中，所述驱动气缸24的对侧安装有坦克链30，用布线与布气管。
41.优选地，所述拧紧电机12的输出端连接减速机11，所述减速机11通过第一联轴器10连接所述扭力传感器9，所述扭力传感器9的输出轴通过轴承7和第二联轴器8配合连接所述同步带轮6。
42.优选地，所述拧紧机构包括拧紧扳手3，所述拧紧扳手3的顶部通过衬套35连接所述花键轴20，衬套35内设卡箍套36防止花键轴20从拧紧扳手3脱离，所述拧紧扳手3内设有所述压力冲头37。
43.优选地，还包括导向柱13，所述导向柱13竖直设置在所述顶板上，所述导向柱13的底部穿过并伸出所述顶板的底部，所述导向柱13上滑动设有所述导向板17。
44.优选地，还包括滑动平台21，所述滑动平台21竖直设置在所述顶板的一侧上，所述
滑动平台21朝向所述拧紧电机安装板5一侧上设有导轨22，所述导轨22上滑动连接所述拧紧电机安装板5。
45.导向柱13和滑动平台21的设置均是为了保证运动过程的稳定。
46.优选地，所述顶板上设有平衡气缸15，所述平衡气缸15的输出端竖直向下连接所述的导向板17。
47.实施例2
48.一种锥形工件压拧方法，采用所述的锥型工件压拧装置，其特征在于，包括以下步骤：
49.s1：将装配好的锥形工件23固定放入浮动底座25，通过锥型工件定位机构调整至合适的工作位置并固定；
50.s2：通过压力气缸14驱动压力冲头37向下运动至距离锥形工件234-5mmm开始减速，并通过拧紧电机12驱动拧紧扳手3逆时针旋转；
51.s3：当拧紧扳手3运动至距离锥形工件23 0.2-0.8mm，压力气缸14驱动压力冲头37施加设定压力70％后，减缓施加压力速度，也就是说设定的压力为100kg，当压力到达70kg后，应减缓压力的逼近设定压力的速度，当70kg到100kg的压力曲线变化斜率应当控制0到0.6的范围最为合适，该步骤使得插塞被压力冲头压住，可以有效解决因为拧紧锁紧螺圈而带动插塞旋转，导致插塞出现位置的变化以及把插塞刮花，使锥形工件23产生t抗大于拧紧所施加的扭矩；
52.计算公式：
53.t抗＝f施＊μ＊r＊30％
54.其中，t抗是施加压力产生的抗扭力值；f施是压力冲头施加的压力值；μ为两材料之间的摩擦系数；r为材料的接触半径；30％是安全系数；
55.s4：保持施加设定压力值，先通过拧紧电机12驱动拧紧扳手3低扭矩快速拧紧，然后再低转速目标扭矩拧紧，这样是为了有效的减小因为高转速而带冲击力，导致产品过拧。
56.如图7所示，锥形工件压拧操作的工作流程图。
57.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统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发明的限制。
58.在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
59.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
60.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
61.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种锥型工件压拧装置，其特征在于，包括：两个底板(1)，两个所述底板(1)之间设有锥型工件定位机构，所述底板(1)的竖直上方设有顶板，所述底板(1)与所述顶板之间通过支撑立柱(2)连接，所述顶板上安装有压力气缸(14)，所述压力气缸(14)的输出端竖直向下穿过所述顶板后连接导向板(17)，所述导向板(17)的竖直下方设有拧紧电机安装板(5)，所述导向板(17)与所述拧紧电机安装板(5)通过动力轴连接，所述拧紧电机安装板(5)上设有拧紧电机(12)，所述拧紧电机(12)的输出端连接有扭力传感器(9)，所述扭力传感器(9)的输出轴连接一同步带轮(6)，所述同步带轮(6)与另一同步带轮(6)通过同步带(18)连接，另一所述同步带轮(6)连接中空竖直设置的花键轴(20)，所述花键轴(20)内设有压力冲头(37)，所述压力冲头(37)的顶部穿过并伸出所述花键轴(20)后连接所述导向板(17)的底部，所述压力冲头(37)上设有压力传感器(19)，所述花键轴(20)的底部连接拧紧机构。2.根据权利要求1所述的锥型工件压拧装置，其特征在于，所述锥型工件定位机构包括相对且平行设置的两滑轨(32)，两个所述滑轨(32)之间滑动设有用于安装锥形工件(23)的浮动底座(25)，一根所述滑轨(32)的外侧设有驱动气缸(24)，所述驱动气缸(24)的输出端连接所述浮动底座(25)，所述驱动气缸(24)通过角连接器(33)连接气缸固定块(34)，所述滑轨(32)的前后两端之间均设有缓冲机构。3.根据权利要求2所述的锥型工件压拧装置，其特征在于，所述缓冲机构包括限位块(27)、机械限位器(28)和缓冲器(29)，所述限位块(27)固定在工作台上，所述限位块(27)朝向所述浮动底座(25)一侧设有所述机械限位器(28)和所述缓冲器(29)。4.根据权利要求2所述的锥型工件压拧装置，其特征在于，所述驱动气缸(24)的对侧安装有坦克链(30)。5.根据权利要求2所述的锥型工件压拧装置，其特征在于，所述拧紧电机(12)的输出端连接减速机(11)，所述减速机(11)通过第一联轴器(1o)连接所述扭力传感器(9)，所述扭力传感器(9)的输出轴通过第二联轴器(8)连接所述同步带轮(6)。6.根据权利要求5所述的锥型工件压拧装置，其特征在于，所述拧紧机构包括拧紧扳手(3)，所述拧紧扳手(3)的顶部通过衬套连接所述花键轴(20)，所述拧紧扳手(3)内设有所述压力冲头(37)。7.根据权利要求6所述的锥型工件压拧装置，其特征在于，还包括导向柱(13)，所述导向柱(13)竖直设置在所述顶板上，所述导向柱(13)的底部穿过并伸出所述顶板的底部，所述导向柱(13)上滑动设有所述导向板(17)。8.根据权利要求6所述的锥型工件压拧装置，其特征在于，还包括滑动平台(21)，所述滑动平台(21)竖直设置在所述顶板的一侧上，所述滑动平台(21)朝向所述拧紧电机安装板(5)一侧上设有导轨(22)，所述导轨(22)上滑动连接所述拧紧电机安装板(5)。9.根据权利要求6所述的锥型工件压拧装置，其特征在于，所述顶板上设有平衡气缸(15)，所述平衡气缸(15)的输出端竖直向下连接所述的导向板(17)。10.一种锥型工件压拧方法，采用权利要求9所述的锥型工件压拧装置，其特征在于，包括以下步骤：s1：将装配好的锥形工件(23)固定放入浮动底座(25)，通过锥型工件定位机构定位固定；
s2：通过压力气缸(14)驱动压力冲头(37)向下运动至距离锥形工件(23)4-5mmm开始减速，并通过拧紧电机(12)驱动拧紧扳手(3)逆时针旋转；s3：当拧紧扳手(3)运动至距离锥形工件(23)0.2-0.8mm，压力气缸(14)驱动压力冲头(37)施加设定压力70％后，减缓施加压力速度，使锥形工件(23)产生t
抗
大于拧紧所施加的扭矩；计算公式：t
抗
＝f
施
＊μ＊r＊30％其中，t
抗
是施加压力产生的抗扭力值；f
施
是压力冲头施加的压力值；μ为两材料之间的摩擦系数；r为材料的接触半径；30％是安全系数；s4：保持施加设定压力值，先通过拧紧电机(12)驱动拧紧扳手(3)低扭矩快速拧紧，然后再低转速目标扭矩拧紧。

技术总结
本发明涉及一种锥型工件压拧装置及方法，属于锥形工件拧紧技术领域。本锥型工件压拧装置，包括两个底板，两个底板之间设有锥型工件定位机构，底板的竖直上方设有顶板，底板与顶板之间通过支撑立柱连接，顶板上安装有压力气缸，压力气缸的输出端竖直向下穿过顶板后连接导向板，导向板的竖直下方设有拧紧电机安装板，导向板与拧紧电机安装板通过动力轴连接，拧紧电机安装板上设有拧紧电机，拧紧电机的输出端连接有扭力传感器，扭力传感器的输出轴连接一同步带轮，同步带轮与另一同步带轮通过同步带连接，另一同步带轮连接中空竖直设置的花键轴。有益效果：通过先压后拧的方式，保证锥形工件的拧紧，不会造成过拧，对工件造成损伤。对工件造成损伤。对工件造成损伤。


技术研发人员：尹洪靖 庹奎 韩林洪 谢佳宏 王强 钟源
受保护的技术使用者：重庆智能机器人研究院
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/8/1