【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請屬于機械連接，涉及一種自鎖螺母自適應(yīng)收口技術(shù)。
技術(shù)介紹
1、1、自鎖螺母
2、自鎖螺母是具有收口特征的螺母，所謂收口特征是指通過徑向的多點擠壓使螺紋孔產(chǎn)生的塑性變形特征。由于收口特征的作用，自鎖螺母在使用時可以與螺栓產(chǎn)生過盈配合的效果，從而增大內(nèi)外螺紋之間的摩擦力，起到防松效果。
3、自鎖螺母按照收口特征的數(shù)量可以分為兩點收口、三點收口和四點收口。圖1分別給出了這三類自鎖螺母的實物照片。
4、2、自鎖力矩
5、自鎖力矩是自鎖螺母的重要性能指標(biāo)，所謂自鎖力矩是指自鎖螺母和螺栓擰緊過程中，尚未形成預(yù)緊力時，內(nèi)外螺紋間相對旋轉(zhuǎn)所需的力矩。也就是說，自鎖力矩是由于自鎖螺母的收口特征與螺栓之間的過盈配合所產(chǎn)生的摩擦力矩。自鎖力矩是決定自鎖螺母防松效果的關(guān)鍵指標(biāo)。
6、3、收口機
7、自鎖螺母的收口特征是通過收口機的壓頭對螺母進(jìn)行徑向擠壓產(chǎn)生的。收口機主要由伺服電機、控制面板、壓頭以及控制器等部件組成。在收口過程中，待收口螺母放置在工作臺的中心位置，伺服電機帶動壓頭工進(jìn)，按照控制面板中設(shè)置的收口量進(jìn)行收口，完成收口后伺服電機帶動壓頭快退，壓頭遠(yuǎn)離螺母。
8、4、現(xiàn)有收口技術(shù)
9、關(guān)于自鎖螺母收口技術(shù)存在一些常用的表述，例如“收口量”“預(yù)設(shè)收口量”“實際收口量”“殘余收口量”等，這里先明確各表述的定義。在本專利技術(shù)中，收口量和預(yù)設(shè)收口量的含義是相同的，指的是在收口過程中螺母在收口方向預(yù)設(shè)的最大變形量。收口量是決定自鎖力矩的關(guān)鍵參數(shù)，收口量越
10、實際收口量指的是在收口過程中螺母在收口方向?qū)嶋H的最大變形量；殘余收口量指的是在收口完成后螺母在收口方向上最終殘余的變形量；另外，自鎖螺母的收口是通過收口機完成的，如圖3所示，在螺母收口過程中，待收口螺母放置的工作臺的中心位置，伺服電機帶動壓頭完成快進(jìn)、工進(jìn)以及快退等位移動作，壓力傳感器實時記錄壓頭擠壓螺母時的壓力，光柵位移傳感器實時記錄壓頭的位移。
11、現(xiàn)階段自鎖螺母收口技術(shù)的流程如圖4所示。
12、第一步，基于經(jīng)驗或試驗確定當(dāng)前批次螺母所需的預(yù)設(shè)收口量，以確保在預(yù)設(shè)收口量下進(jìn)行收口可以使螺母的自鎖力矩符合要求。
13、第二步，需要針對一個螺母樣件完成對刀，找到螺母的邊緣位置，從而確定工進(jìn)時壓頭位移大小，具體過程如圖5(a)所示，控制壓頭從初始位置快進(jìn)(本專利技術(shù)中快進(jìn)指速度較高的移動，快進(jìn)的目的是為了減小收口技術(shù)時間)至待工進(jìn)位置，待工進(jìn)位置接近螺母邊緣位置；再控制壓頭從待工進(jìn)位置工進(jìn)(本專利技術(shù)中工進(jìn)指速度較慢的移動)至螺母邊緣位置，螺母邊緣位置的判斷方法是根據(jù)壓頭擠壓螺母時的壓力是否超過了閾值，一旦壓力超過了閾值，壓頭立刻停止工進(jìn)，并將當(dāng)前位置判斷為螺母邊緣位置；完成螺母邊緣位置的判斷后，控制壓頭從螺母邊緣位置快退(本專利技術(shù)中快退指速度較高的移動)至待工進(jìn)位置，即完成對刀過程。
14、第三步，完成對刀過程后，開始對當(dāng)前批次所有螺母進(jìn)行收口，這個過程均是由程序自動控制完成的，如圖5(b)所示。先控制壓頭從待工進(jìn)位置工進(jìn)擠壓螺母，工進(jìn)的位移大小等于螺母邊緣位置到待共進(jìn)位置之間的距離加上預(yù)設(shè)收口量大小。
15、第四步，壓頭工進(jìn)至目標(biāo)位置后，保壓預(yù)設(shè)的時間。
16、第五步，完成保壓后，控制壓頭快退至待工進(jìn)位置。至此完成一個螺母的自動收口，循環(huán)此過程即可完成當(dāng)前批次全部螺母的收口。
17、5、現(xiàn)有收口技術(shù)的局限性
18、現(xiàn)有收口技術(shù)中，對于同一批次螺母，壓頭的工進(jìn)位移大小是固定的，此時，如果所有螺母的尺寸完全一致，那么所有螺母的實際收口量也就一致。然而，同一批次的螺母個體的壁厚不可能完全一樣，由于加工誤差的存在，不同螺母的壁厚存在差異性。在收口過程中，如果忽略螺母壁厚的差異性，而采用固定的工進(jìn)位移對螺母進(jìn)行收口，會導(dǎo)致同批次自鎖螺母的自鎖力矩的不一致。
19、在現(xiàn)有收口技術(shù)中，螺母邊緣位置是通過一個螺母樣件確定的，并且加工后續(xù)螺母時，螺母邊緣位置不會改變。如果后續(xù)螺母的壁厚更小，會導(dǎo)致在收口過程中當(dāng)前螺母的真實邊緣位移將發(fā)生改變，螺母的實際收口量變小，殘余收口量也會變小，從而導(dǎo)致自鎖力矩減小，如圖6(a)所示。如果后續(xù)螺母的壁厚更大，也會導(dǎo)致在收口過程中當(dāng)前螺母的真實邊緣位移將發(fā)生改變，螺母的實際收口量變大，殘余收口量也會變大，從而導(dǎo)致自鎖力矩增大，如圖6(b)所示。因此，自鎖螺母收口技術(shù)應(yīng)該考慮螺母壁厚對收口過程的影響，準(zhǔn)確判斷每一個螺母的邊緣位置，基于螺母壁厚對自鎖力矩的影響規(guī)律，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整收口過程，提高自鎖螺母自鎖力矩的一致性，這是本專利技術(shù)的一個關(guān)鍵原理。
20、另外，由于材料自身的不穩(wěn)定性，同一批次的螺母個體的彈性模量不可能完全一樣。現(xiàn)有收口技術(shù)忽略了螺母彈性模量的差異性，而采用固定的工進(jìn)位移對螺母進(jìn)行收口，這是導(dǎo)致同批次自鎖螺母的自鎖力矩不一致的另一個原因。
21、如圖7所示，在同樣實際收口量的條件下，與使用原彈性模量的材料相比，如果使用較大彈性模量的材料，螺母的剛度更大，而且在收口過程中的回彈量更小，即殘余收口量更大，剛度和殘余收口量更大這兩個主要因素導(dǎo)致了自鎖力矩增大。如果使用較小彈性模量的材料，螺母的剛度更小，而且在收口過程中的回彈量更大，即殘余收口量更小，剛度和殘余收口量更小這兩個主要因素導(dǎo)致了自鎖力矩減小。因此，自鎖螺母收口技術(shù)應(yīng)該考慮螺母材料的彈性模量對收口過程的影響，判斷每一個螺母材料的彈性模量與原材料的彈性模量之間的大小關(guān)系，基于彈性模量對自鎖力矩的影響規(guī)律，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整收口過程，提高自鎖螺母自鎖力矩的一致性，這是本專利技術(shù)的另一個關(guān)鍵原理。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種自鎖螺母收口量設(shè)計及控制方法，基于每個螺母自身的力學(xué)特性，以自鎖力矩一致性為目標(biāo)，自適應(yīng)地動態(tài)調(diào)整收口參數(shù)，把傳統(tǒng)的“靜態(tài)”收口參數(shù)改為“動態(tài)”收口參數(shù)。自鎖螺母自適應(yīng)收口技術(shù)減小了不同螺母之間壁厚和材料的彈性模量的差異對自鎖力矩一致性的影響，顯著提高了自鎖力矩的一致性。解決了因材料力學(xué)性能不穩(wěn)定及螺母壁厚不一致導(dǎo)致自鎖力矩一致性差的問題。
2、本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案如下：
3、一種自鎖螺母收口量設(shè)計及控制方法，包括：
4、s1：確定當(dāng)前批次螺母的預(yù)設(shè)收口量；
5、s2：針對當(dāng)前批次螺母中的一個螺母樣件試收口，并將此螺母樣件作為“對照螺母”，獲取“對照螺母”的螺母邊緣位置、以及收口過程中壓頭擠壓“對照螺母”的壓力曲線；根據(jù)收口過程中壓頭擠壓“對照螺母”的壓力曲線，獲取“對照螺母”收口至預(yù)設(shè)收口量的第一預(yù)設(shè)比例時的壓力f參照；當(dāng)前批次螺母中除“對照螺母”之外的其他螺母均為“后續(xù)螺母”；
6、s3：選取一個“后續(xù)螺母”，獲取“后續(xù)螺母”的邊緣位置，并獲取“后續(xù)螺母”被壓頭工進(jìn)至預(yù)設(shè)收口量第二預(yù)設(shè)比例時壓頭擠壓本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種自鎖螺母收口量設(shè)計及控制方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自鎖螺母收口量設(shè)計及控制方法，其特征在于，所述調(diào)整后的預(yù)設(shè)收口量T調(diào)′整通過以下公式計算：式中，T預(yù)設(shè)為“后續(xù)螺母”初始預(yù)設(shè)收口量，M為螺母的收口點數(shù)，F(xiàn)參照為“參照螺母”收口至預(yù)設(shè)收口量的第一預(yù)設(shè)比例時壓頭擠壓螺母的壓力值，F(xiàn)后續(xù)為“后續(xù)螺母”收口至預(yù)設(shè)收口量的第二預(yù)設(shè)比例時壓頭擠壓螺母的壓力值；ΔB為“后續(xù)螺母”相對于“對照螺母”的壁厚增量；B為該“后續(xù)螺母”的公稱壁厚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自鎖螺母收口量設(shè)計及控制方法，其特征在于：所述第一預(yù)設(shè)比例與第二預(yù)設(shè)比例相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自鎖螺母收口量設(shè)計及控制方法，其特征在于：所述第一預(yù)設(shè)比例為50％-70％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自鎖螺母收口量設(shè)計及控制方法，其特征在于：所述第二預(yù)設(shè)比例為50％-70％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自鎖螺母收口量設(shè)計及控制方法，其特征在于，所述S3包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種自鎖螺母收口量設(shè)計及控
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自鎖螺母收口量設(shè)計及控制方法，其特征在于，所述“后續(xù)螺母”的公稱壁厚B為“后續(xù)螺母”外圓柱面公稱直徑與“后續(xù)螺母”公稱直徑之差的二分之一。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種自鎖螺母收口量設(shè)計及控制方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自鎖螺母收口量設(shè)計及控制方法，其特征在于，所述調(diào)整后的預(yù)設(shè)收口量t調(diào)′整通過以下公式計算：式中，t預(yù)設(shè)為“后續(xù)螺母”初始預(yù)設(shè)收口量，m為螺母的收口點數(shù)，f參照為“參照螺母”收口至預(yù)設(shè)收口量的第一預(yù)設(shè)比例時壓頭擠壓螺母的壓力值，f后續(xù)為“后續(xù)螺母”收口至預(yù)設(shè)收口量的第二預(yù)設(shè)比例時壓頭擠壓螺母的壓力值；δb為“后續(xù)螺母”相對于“對照螺母”的壁厚增量；b為該“后續(xù)螺母”的公稱壁厚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自鎖螺母收口量設(shè)計及控制方法，其特征在于：所述第一預(yù)設(shè)比例與第二預(yù)設(shè)比例相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自鎖螺母收口量設(shè)計及控制方法，其...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：石玉紅，盧紅立，丁曉宇，王帥，王婕，馮韶偉，任一龍，劉佳運，
申請(專利權(quán))人：北京宇航系統(tǒng)工程研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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