气缸顶压头装置的制作方法

本实用新型涉及机械加工领域，尤其是一种气缸顶压头装置。

背景技术：

在航空制造业领域中，飞机复材件蒙皮与骨架的连接使用了数以万计的小冠头双线螺栓，为避免连接过程中复材件的损伤，复材件中安装有专用衬套。在复材件和专用衬套装配过程中，不同厚度的复材件选用不同规格的衬套，所以必须测量出复材件的厚度；为防止专用衬套压装成形时损伤复材件，必须保证压装力不超过允许值。

专利说明书CN206084912U公开了一复材件与专用衬套自动装配的顶压头装置。其权利要求说明书如下：1、所述导引杆，可穿入复材零件预制的孔中，随着Z轴上行将零件推送到上压衬套下方；2、所述专用衬套发兰端的止口装入顶压头相应的止口上，当上部机构的压头向下施力挤压专用衬套时，顶压头施予反作用力，共同完成专用衬套的压装成形；3、所述导引杆将复材零件推送到上压衬套下方，下支撑向与上压衬套共同作用将复材零件夹紧；4、所述上压衬套固定在上部机构上，与下支撑一起将复材零件夹紧。

以上的顶压头装置不具备测量复材件的厚度、检测复材件和专用衬套压装时的压力的功能。所以仍然不能解决现有技术中存在的上述问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述不足，先提出一种能兼顾测量复材件厚度、检测复材件和专用衬套压装时压力的功能的气缸顶压头装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

气缸顶压头装置，其特征在于：包括气缸芯轴，所述气缸芯轴与气缸外壳相连，所述气缸外壳上端与气缸端盖相连，所述气缸芯轴顶部连接有压力传感器，所述压力传感器上端连接有传感器转接块，所述传感器连接块与弹簧底座相连，所述弹簧底座与压力支撑座，所述气缸端盖外部连接有外壳安装板，所述外壳安装板，所述外壳安装板与电子尺外壳固定相连，气缸外壳侧面安装了通气接头。上述结构都是通过螺钉或螺纹的形式连接成一整体，上下运动时都是整体移动。

所述压力支撑座内安装有弹簧，所述弹簧底座通过螺纹与压力支撑座连接，可以调整弹簧压缩量，导引杆安装在压力支撑座内部、弹簧的上端。

所述电子尺外壳内有电子尺芯轴，所述电子尺芯轴顶部与芯轴安装板相连，所述芯轴安装板与活塞相连，所述活塞与下支撑相连。上述结构通过螺钉连接成一整体，上下运动时都是整体移动。

所述气缸芯轴底部连接有Z轴驱动机构，所述Z轴驱动机构包括Z轴驱动电机、滚珠丝杠、丝杠螺母、Z轴滑台和Z轴导轨，所述Z轴驱动电机与滚珠丝杆相连，所述滚珠丝杆与丝杆螺母相连，所述丝杆螺母与Z轴滑台相连，所述Z轴滑台底部设置有Z轴导轨。Z轴驱动机构带动整体结构沿Z轴方向上下移动。

本申请的工作原理为：

第一步复材件定位夹持：Z轴驱动电机、滚珠丝杠、丝杠螺母、Z轴滑台、Z轴导轨组成的Z轴驱动机构带动本实用新型装置上行，导引杆穿入复材零件预制的底孔中，完成复材零件的定位；本发明装置继续沿Z轴上行，下支撑随Z轴上行将复材零件推送并顶在上压衬套的下方，完成复材零件的夹持；

第二步复材件厚度的测量：压缩空气由通气接头进气，保持下支撑和上压衬套将复材零件夹紧，Z轴驱动机构带动气缸外壳、电子尺外壳、气缸外壳随Z轴下行，电子尺芯轴与活塞不动，电子尺完成气缸外壳与活塞相对位置变化的测量，进而容易推算出复材件厚度，完成复材件厚度的测量。

第三步复材件与专用衬套的压装成形时的支撑：事先复材零件由上部机构在底孔上扩孔、锪窝，Z轴驱动机构带动气缸外壳、气缸芯轴、压力支撑座、导引杆等零件上行，气缸中的气体由通气接头排出，导引杆上行将专用衬套穿入窝孔中，压力支撑座上端面顶在专用衬套止口端面上，当上压头向下施力挤压专用衬套时，压力支撑座施予反作用力，共同完成复材件与专用衬套的压装成形。

第四步复材件与专用衬套的压装时压力检测：该步骤与第三步同时进行，复材件与专用衬套压装成形时，压装力通过所述压力支撑座、传感器转接块传递到压力传感器上，完成复材件与专用衬套压装成形时压力的检测。

本申请的优点在于：

本申请能够在复材件和专用衬套装配过程中，测量出复材件的厚度；检测复材件和专用衬套压装时的压力的功能。并且整体结构简单，故障率低，能够在重负荷的前提下重复多次使用而保证不停机，并且一个完整结构能够同时兼具多种功能，也降低了整体成本。

附图说明

图1是本实用新型工作对象装配前后对比图

图2是本实用新型不含Z轴驱动机构的的剖示图。

图3是本实用新型含Z轴驱动机构的剖示图。

图4是本实用新型在复材件与专用衬套定位夹持工况下的剖示图。

图5是本实用新型在复材件厚度测量工况下的剖示图

图6是本实用新型在导引杆穿送衬套工况下的剖示图。

图7是本实用新型在复材件与专用衬套压装成形工况下的剖示图。

图中：1.气缸芯轴、2.气缸外壳、3.气缸端盖、4.压力传感器、5.传感器转接块、6.弹簧底座、7.压力支撑座、8.弹簧、9.导引杆、10.电子尺外壳、11.外壳安装板、12.电子尺芯轴、13芯轴安装板、14.活塞、15.下支撑、16.通气接头、17.Z轴驱动电机、18滚珠丝杠、19.丝杠螺母、20.Z轴滑台、21.Z轴导轨、22.上压衬套、23.复材件、24.专用衬套、25.上压头。

具体实施方式

实施例1

气缸顶压头装置，其特征在于：包括气缸芯轴1，所述气缸芯轴1与气缸外壳2相连，所述气缸外壳2上端与气缸端盖3相连，所述气缸芯轴1顶部连接有压力传感器4，所述压力传感器4上端连接有传感器转接块5，所述传感器连接块与弹簧底座6相连，所述弹簧底座6与压力支撑座7，所述气缸端盖3外部连接有外壳安装板11，所述外壳安装板11，所述外壳安装板11与电子尺外壳10固定相连，气缸外壳2侧面安装了通气接头16。上述结构都是通过螺钉或螺纹的形式连接成一整体，上下运动时都是整体移动。本申请能够在复材件23和专用衬套24装配过程中，测量出复材件23的厚度；检测复材件23和专用衬套24压装时的压力的功能。并且整体结构简单，故障率低，能够在重负荷的前提下重复多次使用而保证不停机，并且一个完整结构能够同时兼具多种功能，也降低了整体成本。

实施例2

气缸顶压头装置包括气缸芯轴1，所述气缸芯轴1与气缸外壳2相连，所述气缸外壳2上端与气缸端盖3相连，所述气缸芯轴1顶部连接有压力传感器4，所述压力传感器4上端连接有传感器转接块5，所述传感器连接块与弹簧底座6相连，所述弹簧底座6与压力支撑座7，所述气缸端盖3外部连接有外壳安装板11，所述外壳安装板11，所述外壳安装板11与电子尺外壳10固定相连，气缸外壳2侧面安装了通气接头16。上述结构都是通过螺钉或螺纹的形式连接成一整体，上下运动时都是整体移动。

所述压力支撑座7内安装有弹簧8，所述弹簧底座6通过螺纹与压力支撑座7连接，可以调整弹簧8压缩量，导引杆9安装在压力支撑座7内部、弹簧8的上端。

所述电子尺外壳10内有电子尺芯轴12，所述电子尺芯轴12顶部与芯轴安装板13相连，所述芯轴安装板13与活塞14相连，所述活塞14与下支撑15相连。上述结构通过螺钉连接成一整体，上下运动时都是整体移动。

所述气缸芯轴1底部连接有Z轴驱动机构，所述Z轴驱动机构包括Z轴驱动电机17、滚珠丝杠18、丝杠螺母19、Z轴滑台20和Z轴导轨21，所述Z轴驱动电机17与滚珠丝杆相连，所述滚珠丝杆与丝杆螺母相连，所述丝杆螺母与Z轴滑台20相连，所述Z轴滑台20底部设置有Z轴导轨21。Z轴驱动机构带动整体结构沿Z轴方向上下移动。

第一步复材件23定位夹持：Z轴驱动电机17、滚珠丝杠18、丝杠螺母19、Z轴滑台20、Z轴导轨21组成的Z轴驱动机构带动本实用新型装置上行，导引杆9穿入复材零件预制的底孔中，完成复材零件的定位；本发明装置继续沿Z轴上行，下支撑15随Z轴上行将复材零件推送并顶在上压衬套22的下方，完成复材零件的夹持；

第二步复材件23厚度的测量：压缩空气由通气接头16进气，保持下支撑15和上压衬套22将复材零件夹紧，Z轴驱动机构带动气缸外壳2、电子尺外壳10、气缸外壳2随Z轴下行，电子尺芯轴12与活塞14不动，电子尺完成气缸外壳2与活塞14相对位置变化的测量，进而容易推算出复材件23厚度，完成复材件23厚度的测量。

第三步复材件23与专用衬套24的压装成形时的支撑：事先复材零件由上部机构在底孔上扩孔、锪窝，Z轴驱动机构带动气缸外壳2、气缸芯轴1、压力支撑座7、导引杆9等零件上行，气缸中的气体由通气接头16排出，导引杆9上行将专用衬套24穿入窝孔中，压力支撑座7上端面顶在专用衬套24止口端面上，当上压头25向下施力挤压专用衬套24时，压力支撑座7施予反作用力，共同完成复材件23与专用衬套24的压装成形。

第四步复材件23与专用衬套24的压装时压力检测：该步骤与第三步同时进行，复材件23与专用衬套24压装成形时，压装力通过所述压力支撑座7、传感器转接块5传递到压力传感器4上，完成复材件23与专用衬套24压装成形时压力的检测。

本申请能够在复材件23和专用衬套24装配过程中，测量出复材件23的厚度；检测复材件23和专用衬套24压装时的压力的功能。并且整体结构简单，故障率低，能够在重负荷的前提下重复多次使用而保证不停机，并且一个完整结构能够同时兼具多种功能，也降低了整体成本。

实施例3

如图2、图3、图4所示，气缸顶压头装置，其特征在于包括：气缸芯轴1、气缸外壳2、气缸端盖3、压力传感器4、传感器转接块5、弹簧底座6、压力支撑座7、弹簧8、导引杆9、电子尺外壳10、外壳安装板11、电子尺芯轴12、芯轴安装板13、活塞14、下支撑15、通气接头16、Z轴驱动电机17、滚珠丝杠18、丝杠螺母19、Z轴滑台20、Z轴导轨21、上压衬套22。所述导引杆9随Z轴上行穿入复材零件23预制底孔中，完成复材零件的定位；所述下支撑15随Z轴上行将复材零件23推送并顶在上压衬套22的下方，完成复材零件的夹持

实施例4

如图2、图3、图5所示，气缸顶压头装置，其特征在于包括：气缸芯轴1、气缸外壳2、气缸端盖3、压力传感器4、传感器转接块5、弹簧底座6、压力支撑座7、弹簧8、导引杆9、电子尺外壳10、外壳安装板11、电子尺芯轴12、芯轴安装板13、活塞14、下支撑15、通气接头16、Z轴驱动电机17、滚珠丝杠18、丝杠螺母19、Z轴滑台20、Z轴导轨21、上压衬套22。所述电子尺外壳10、气缸外壳2随Z轴下行，电子尺芯轴12与活塞14不动，完成气缸外壳2与活塞14相对位置变化的测量，进而容易推算出复材件厚度，完成复材件厚度的测量。

实施例5

如图2、图3、图6、图7所示，气缸顶压头装置，其特征在于包括：气缸芯轴1、气缸外壳2、气缸端盖3、压力传感器4、传感器转接块5、弹簧底座6、压力支撑座7、弹簧8、导引杆9、电子尺外壳10、外壳安装板11、电子尺芯轴12、芯轴安装板13、活塞14、下支撑15、通气接头16、Z轴驱动电机17、滚珠丝杠18、丝杠螺母19、Z轴滑台20、Z轴导轨21、上压衬套22。所述压力支撑座7上端面顶在专用衬套24止口端面上，当上压头25向下施力挤压专用衬套时，下支撑15施予反作用力，完成复材件与专用衬套的压装支撑。

实施例6

如图2、图3、图7所示，气缸顶压头装置，其特征在于包括：气缸芯轴1、气缸外壳2、气缸端盖3、压力传感器4、传感器转接块5、弹簧底座6、压力支撑座7、弹簧8、导引杆9、电子尺外壳10、外壳安装板11、电子尺芯轴12、芯轴安装板13、活塞14、下支撑15、通气接头16、Z轴驱动电机17、滚珠丝杠18、丝杠螺母19、Z轴滑台20、Z轴导轨21、上压衬套22。复材件与专用衬套压装成形时，压装力通过所述压力支撑座7、传感器转接块5传递到压力传感器4上，完成复材件与专用衬套的压装成形时压力的检测。