本發(fā)明涉及機(jī)械，具體而言，涉及一種薄壁細(xì)螺牙柔性工件擰緊的裝置，尤其是用于戰(zhàn)斗部外殼內(nèi)部組裝后與風(fēng)帽擰緊使能對(duì)硬度較低的金屬材料制作的細(xì)螺牙薄壁柔性工件擰緊裝置及其擰緊方法。

背景技術(shù)：

1、單兵武器戰(zhàn)斗部通常由風(fēng)帽(外螺牙工件)和彈體部件(內(nèi)螺牙工件)、藥柱等組成；風(fēng)帽和彈體部件通過(guò)細(xì)螺牙螺紋連接，而兩零件所用材質(zhì)多為軟金屬材料2a12鋁材，兩零件均為薄壁細(xì)螺牙，而彈體部件薄壁圓柱段口部易橢圓，給兩部件螺紋對(duì)接帶來(lái)裝配難度。

2、目前，現(xiàn)有的擰緊裝置一般由擰緊槍或擰緊電機(jī)、產(chǎn)品固定部件和被擰螺絲或工件組成，且一般針對(duì)材料硬度高的粗螺牙或標(biāo)準(zhǔn)螺牙件進(jìn)行自動(dòng)擰緊?，F(xiàn)有的擰緊裝置在擰薄壁軟金屬材料細(xì)螺牙時(shí)，會(huì)出現(xiàn)如下問(wèn)題：1).大口徑薄壁軟金屬材料細(xì)螺牙擰緊時(shí)，內(nèi)螺牙口因壁薄加工后變形無(wú)法對(duì)擰螺牙；2).螺牙對(duì)擰后因材質(zhì)軟易產(chǎn)生碎屑，擰緊過(guò)程出現(xiàn)碎屑堵塞造成螺牙尖損壞；3).擰入后產(chǎn)品因碎屑在牙溝內(nèi)頂住牙尖螺牙導(dǎo)致螺牙外壁變形凸起，造成產(chǎn)品表面不良。由于以上問(wèn)題出現(xiàn)，采用現(xiàn)有的工具設(shè)備則造成薄壁軟金屬材料細(xì)螺牙無(wú)法完成自動(dòng)擰緊?，F(xiàn)有設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)上述兩零件的螺紋自動(dòng)對(duì)接，目前僅靠熟練工手工進(jìn)行兩螺紋對(duì)接，火工作業(yè)存在安全隱患。

3、為響應(yīng)國(guó)家關(guān)于安全生產(chǎn)的重大決策部署，以及安全的工作要求，進(jìn)行系統(tǒng)謀劃、積極推動(dòng)危險(xiǎn)工序自動(dòng)化代人工作，急需解決薄壁細(xì)螺牙自動(dòng)對(duì)接技術(shù)，從根本上消除事故隱患。因此，亟需研發(fā)一種能夠適應(yīng)于薄壁軟金屬材料細(xì)螺牙的擰緊裝置，提高制作精度，避免產(chǎn)品損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有的零件螺牙擰緊方式擰緊薄壁軟材質(zhì)的細(xì)螺牙時(shí)出現(xiàn)無(wú)法擰入，現(xiàn)有的擰緊裝置無(wú)法滿足薄壁軟金屬材料細(xì)螺牙的擰緊需求，而出現(xiàn)無(wú)法對(duì)擰螺牙、螺牙尖損壞、螺牙外壁變形凸起、擰入后產(chǎn)生碎屑及螺牙處外壁變形的不足的問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于細(xì)螺牙柔性工件擰緊的裝置，細(xì)螺牙柔性工件包括內(nèi)螺牙工件和外螺牙工件，其中，用于細(xì)螺牙柔性工件擰緊的裝置包括：校形導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，校形導(dǎo)向機(jī)構(gòu)具有底座，中間設(shè)置空腔，上部設(shè)置一對(duì)x向直線滑軌，在滑軌上設(shè)置可相對(duì)運(yùn)行的校形前滑板和校形后滑板，校形前滑板和校形后滑板分別通過(guò)校形導(dǎo)向氣缸連接桿連接校形導(dǎo)向氣缸，校形前滑板和校形后滑板由校形導(dǎo)向氣缸推動(dòng)相向或相背沿直線滑軌x向運(yùn)行，其中，校形前滑板和校形后滑板相鄰側(cè)開設(shè)半圓形凹槽，兩個(gè)半圓形凹槽形成的圓孔內(nèi)徑大于待擰緊的細(xì)螺牙柔性工件橫截面的外徑；水平浮動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)置在校形導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中，用于安裝待擰緊的內(nèi)螺牙工件，水平浮動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與底座接觸的地板，以及由下而上依次設(shè)置的固定板、橫向浮動(dòng)板、內(nèi)螺牙工件夾緊塊，內(nèi)螺牙工件夾緊塊包括與校形前滑板相對(duì)應(yīng)的內(nèi)螺牙工件前夾緊塊和與校形后滑板相對(duì)應(yīng)的內(nèi)螺牙工件后夾緊塊，其中，固定板上設(shè)置z向的橫向直線導(dǎo)軌以滑動(dòng)連接橫向浮動(dòng)板，橫向浮動(dòng)板上設(shè)置x向的縱向直線導(dǎo)軌以分別滑動(dòng)連接內(nèi)螺牙工件前夾緊塊和內(nèi)螺牙工件后夾緊塊，其中，固定板、橫向浮動(dòng)板、內(nèi)螺牙工件夾緊塊上設(shè)置固定孔，水平浮動(dòng)機(jī)構(gòu)夾持內(nèi)螺牙工件后由連接水平浮動(dòng)開關(guān)氣缸的水平浮動(dòng)開關(guān)軸貫穿固定孔后對(duì)內(nèi)螺牙工件進(jìn)行固定；支撐機(jī)構(gòu)，固定在校形導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的一側(cè)，并向上y向延伸，在支撐機(jī)構(gòu)上設(shè)置升降氣缸、上限位感應(yīng)器、下限位感應(yīng)器；擰入機(jī)構(gòu)，設(shè)置在支撐機(jī)構(gòu)上，并由升降氣缸帶動(dòng)沿y向上下移動(dòng)，包括感應(yīng)片，還包括在內(nèi)螺牙工件上方的軸心方向上的由上而下依次設(shè)置電機(jī)、行星減速機(jī)、扭力傳感器、萬(wàn)向浮動(dòng)接頭機(jī)構(gòu)，其中，萬(wàn)向浮動(dòng)接頭機(jī)構(gòu)通過(guò)同軸連接的傳動(dòng)軸、軸承與萬(wàn)向浮動(dòng)接頭機(jī)構(gòu)相連接，萬(wàn)向浮動(dòng)接頭機(jī)構(gòu)下方吊裝外螺牙工件。

3、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，萬(wàn)向浮動(dòng)接頭機(jī)構(gòu)可包括：圓筒狀的外螺牙工件連接頭、貫穿連接外螺牙工件和外螺牙工件連接頭下端的外螺牙工件連接銷、萬(wàn)向傳動(dòng)塊、第一萬(wàn)向傳動(dòng)銷以及兩個(gè)第二萬(wàn)向傳動(dòng)銷，其中，萬(wàn)向傳動(dòng)塊為圓環(huán)狀，第一萬(wàn)向傳動(dòng)銷由z向貫穿并滑動(dòng)連接萬(wàn)向傳動(dòng)塊和傳動(dòng)軸下端，兩個(gè)第二萬(wàn)向傳動(dòng)銷由y向與于傳動(dòng)軸兩側(cè)分別貫穿并滑動(dòng)連接外螺牙工件連接頭和萬(wàn)向傳動(dòng)塊，從而實(shí)現(xiàn)外螺牙工件同一高度時(shí)的萬(wàn)向傳動(dòng)。

4、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，水平浮動(dòng)開關(guān)軸沿軸向可具有不等的外徑的多段，其中，較大外徑段為定位段，與固定孔內(nèi)徑配合，較小外徑段為間隙段，其中，當(dāng)水平浮動(dòng)開關(guān)氣缸通過(guò)水平浮動(dòng)開關(guān)氣缸連接頭將水平浮動(dòng)開關(guān)軸向上推時(shí)，水平浮動(dòng)開關(guān)軸與固定孔緊密配合，使得內(nèi)螺牙工件前夾緊塊、橫向浮動(dòng)板與固定板位置相對(duì)固定；當(dāng)水平浮動(dòng)開關(guān)氣缸通過(guò)水平浮動(dòng)開關(guān)氣缸連接頭將水平浮動(dòng)開關(guān)軸向下拉動(dòng)，水平浮動(dòng)開關(guān)軸與固定孔保持間隙，使得內(nèi)螺牙工件前夾緊塊于縱向和橫向浮動(dòng)板于橫向能夠自由浮動(dòng)。

5、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，校形導(dǎo)向機(jī)構(gòu)還可包括：校形導(dǎo)向塊，校形導(dǎo)向塊為兩個(gè)，分別設(shè)置在校形前滑板和校形后滑板的半圓形凹槽上，校形導(dǎo)向塊具有與校形前滑板和校形后滑板半圓形凹槽同心的圓弧，且校形導(dǎo)向塊上端內(nèi)徑大于下端內(nèi)徑，以便于外螺牙工件導(dǎo)入。

6、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，校形導(dǎo)向機(jī)構(gòu)還可包括：校形導(dǎo)向限位塊，校形導(dǎo)向限位塊為兩個(gè)，設(shè)置在校形前滑板和校形后滑板之間開口的兩側(cè)，用于防止校形前滑板和校形后滑板過(guò)度夾緊，避免帶擰緊的細(xì)螺牙柔性工件變形。

7、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，橫向浮動(dòng)板與固定板中間用于容納內(nèi)螺牙工件的孔內(nèi)徑可大于內(nèi)螺牙工件外徑的1.2倍，以保證內(nèi)螺牙工件浮動(dòng)時(shí)不與橫向浮動(dòng)板、固定板有干涉。

8、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，擰入機(jī)構(gòu)y向上下移動(dòng)時(shí)，當(dāng)感應(yīng)片觸發(fā)上限位感應(yīng)器時(shí)升降氣缸停止控制擰入機(jī)構(gòu)繼續(xù)上移，當(dāng)感應(yīng)片觸發(fā)下限位感應(yīng)器時(shí)升降氣缸停止控制擰入機(jī)構(gòu)繼續(xù)下移。

9、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于細(xì)螺牙柔性工件擰緊的裝置還可包括：電氣比例閥，用于為升降氣缸提供所需的氣壓，使整個(gè)外螺牙工件和萬(wàn)向浮動(dòng)接口機(jī)構(gòu)的受到氣缸向上的推力，以控制外螺牙工件緩慢下降或0壓力狀態(tài)擰緊。

10、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于細(xì)螺牙柔性工件擰緊的裝置還可包括：plc智能控制單元，用于控制電氣比例閥提供升降氣缸所需的氣壓。

11、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種采用上述的用于細(xì)螺牙柔性工件擰緊的裝置進(jìn)行擰緊的方法，包括如下步驟：

12、初始化狀態(tài)，升降氣缸推拉桿收回，感應(yīng)片剛好觸發(fā)上限位感應(yīng)器；校形導(dǎo)向氣缸連接桿收回，使內(nèi)螺牙工件后夾緊塊和內(nèi)螺牙工件前夾緊塊處于開打狀態(tài)；

13、物料裝夾，將外螺牙工件裝入外螺牙工件連接頭孔內(nèi)，再通過(guò)外螺牙工件連接銷連接；將內(nèi)螺牙工件通過(guò)內(nèi)螺牙工件后夾緊塊和內(nèi)螺牙工件前夾緊塊夾緊，內(nèi)螺牙工件后夾緊塊和內(nèi)螺牙工件前夾緊塊通過(guò)螺絲連接；

14、內(nèi)螺牙工件定位，內(nèi)螺牙工件夾緊后通過(guò)水平浮動(dòng)開關(guān)氣缸推桿伸出將水平浮動(dòng)開關(guān)軸向上推出，將固定板、橫向浮動(dòng)板和夾緊外螺牙工件前夾緊塊進(jìn)行定位；

15、啟動(dòng)裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)電氣比例閥按設(shè)定氣壓供給升降氣缸的氣壓，使整個(gè)外螺牙工件裝夾裝置自身重力大于氣缸向上的推力，這樣整個(gè)擰緊單元將緩慢下降至與內(nèi)螺牙工件接觸，此時(shí)感應(yīng)片將下限位感應(yīng)器觸發(fā)；

16、內(nèi)螺牙校形及外螺牙導(dǎo)向，當(dāng)下限位感應(yīng)器觸發(fā)則啟動(dòng)兩個(gè)校形導(dǎo)向氣缸分別推動(dòng)校形后滑板和校形前滑板向中間夾緊，對(duì)內(nèi)螺牙工件進(jìn)行校形和對(duì)外螺牙工件導(dǎo)正；

17、對(duì)內(nèi)螺牙工件對(duì)接口固定和外螺牙工件導(dǎo)正后，電氣比例閥自動(dòng)調(diào)節(jié)提升氣缸向上運(yùn)動(dòng)的進(jìn)氣氣壓，使整個(gè)擰入機(jī)構(gòu)向下的重力減去氣缸向上的拉力等于外螺牙工件本身重量，這樣保證了擰首圈向下的壓力等于外螺牙工件重量；

18、啟動(dòng)電機(jī)將與螺牙相反的方向擰一圈停止，使外螺牙工件在自身重力下完全于內(nèi)螺牙工件貼合；反向擰一圈后，電機(jī)開始正向擰緊方向擰兩圈后停止；

19、正向擰兩圈后啟動(dòng)兩個(gè)校形導(dǎo)向氣缸回位拉動(dòng)校形后滑板和校形前滑板向兩側(cè)移動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)水平浮動(dòng)開關(guān)氣缸拉動(dòng)水平浮動(dòng)開關(guān)氣缸連接頭將水平浮動(dòng)開關(guān)軸向下拉動(dòng)，使水平浮動(dòng)開關(guān)軸軸向上的間隙段分別與內(nèi)螺牙工件前夾緊塊和橫向浮動(dòng)板的固定孔對(duì)應(yīng)，使水平浮動(dòng)開關(guān)軸與內(nèi)螺牙工件前夾緊塊、橫向浮動(dòng)板之間保持間隙，讓內(nèi)螺牙工件前夾緊塊于縱向和橫向浮動(dòng)板于橫向能夠自由浮動(dòng)；同時(shí)電氣比例閥調(diào)整氣壓，使氣缸向上的拉力等于擰入機(jī)構(gòu)加外螺牙工件的總重量，這時(shí)可使整個(gè)擰緊機(jī)構(gòu)幾乎處于0重力狀態(tài)，使得外螺牙工件對(duì)內(nèi)螺牙工件向下的壓力為0；

20、再次啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)行擰緊工作，在擰緊過(guò)程中通過(guò)扭力傳感器對(duì)擰緊力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，直至擰至設(shè)定的擰緊圈數(shù)；

21、將擰好的工件取下完成擰緊工作。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的實(shí)施例所提供的技術(shù)方案至少可實(shí)現(xiàn)如下有益效果：

23、根據(jù)本發(fā)明的用于細(xì)螺牙柔性工件擰緊的裝置，將對(duì)擰工件在對(duì)擰口通過(guò)校形導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行外力校圓，同時(shí)對(duì)擰入螺牙進(jìn)行導(dǎo)正，以應(yīng)對(duì)工件壁薄變形導(dǎo)致內(nèi)外螺牙無(wú)法擰入第一圈問(wèn)題。

24、本發(fā)明采用擰入一圈后對(duì)內(nèi)螺牙工件擰入口校圓工件放松、使固定內(nèi)螺牙工件的水平浮動(dòng)機(jī)構(gòu)處于水平自由狀態(tài)，同時(shí)，擰入的外螺牙工件采用萬(wàn)向浮動(dòng)狀態(tài)，減少工件上加工的螺牙與工件夾持面平行度的誤差和擰緊夾持工件的裝配累積公差。

25、本發(fā)明對(duì)螺牙擰入壓力采進(jìn)行分階段控制，第一圈擰入壓力采用0.1-0.3倍外螺牙工件重量為擰入壓力，第二圈開始采用零壓力懸浮狀態(tài)進(jìn)行擰入，這樣在螺牙擰入過(guò)程中不會(huì)因?yàn)閿Q入壓力過(guò)大或過(guò)小加大螺牙擰入過(guò)程的摩擦力，從而造成發(fā)熱和碎屑。擰入過(guò)程采用擰緊扭矩實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)擰緊過(guò)程扭矩比對(duì)正常數(shù)據(jù)異常時(shí)及時(shí)停止擰入工作而不造成產(chǎn)品損壞。

26、根據(jù)本發(fā)明的用于細(xì)螺牙柔性工件擰緊的裝置，可以實(shí)現(xiàn)軟材質(zhì)，比如2a12鋁材質(zhì)，薄壁細(xì)內(nèi)外螺牙的擰緊，并在擰緊過(guò)程中不傷螺牙，實(shí)現(xiàn)對(duì)擰入力和擰入圈數(shù)的設(shè)定。

27、本發(fā)明提供了一種新的擰緊裝置，該裝置采用的技術(shù)方案是內(nèi)外螺牙對(duì)擰第一圈對(duì)內(nèi)螺牙外壁校形，對(duì)外螺牙進(jìn)行擰入前導(dǎo)正，同時(shí)擰入壓力分階段控制及外螺牙工件萬(wàn)向浮動(dòng)；第二圈開始對(duì)外螺牙擰入采用零壓力懸浮狀態(tài)進(jìn)行擰入，內(nèi)螺牙工件水平自由浮動(dòng)。從而避免外螺牙工件擰入后產(chǎn)生碎屑及螺牙處外壁變形的問(wèn)題出現(xiàn)，提高加工精度和產(chǎn)品良率，提高生產(chǎn)效率。

28、本發(fā)明的擰緊裝置有細(xì)外螺牙工件智能擰入機(jī)構(gòu)、細(xì)內(nèi)螺牙工件固定機(jī)構(gòu)、細(xì)螺牙校形機(jī)構(gòu)及plc智能控制單元組成；細(xì)外牙工件與擰緊頭由三根圓銷進(jìn)行連接，細(xì)內(nèi)牙工件是由兩個(gè)與工件外形相仿的工件用螺絲進(jìn)行夾緊，擰緊為伺服電機(jī)為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，同時(shí)經(jīng)扭力傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效的對(duì)擰緊過(guò)程進(jìn)行控制。