一种应用于超声振动气钻上的气电一体快速拔插装置的制作方法

本发明涉及一种气电一体快速拔插装置，更特别的说，是涉及一种应用于超声振动气钻上的气电一体快速拔插装置。该装置尤其适用于对碳纤维复合材料与钛合金叠层高质高效低成本的振动加工过程中。属于超声振动切削加工工艺和设备部件技术领域。

背景技术：

超声振动切削是将一超声振动附加于刀具上，使原本连续的切削过程变成断续的，具有特殊切削效果的切削方式，是日本学者率先提出来的。超声振动切削具有降低切削力和切削温度、提高表面质量和形位精度的独特优点。但是，以往的振动加工装置存在着结构较复杂、体积大，不能回转等缺点,通常都是应用于机床或各类加工中心上面。因此振动装置的便携性能差,限制了振动技术在轻巧便携的手动工具中的应用,尤其是目前飞机蒙皮装配现场中普通气钻无法应用振动技术优势来进行大量难加工叠层材料高质高效低成本的紧固件孔加工。

配有振动加工装置的气钻必须加上振动信号后才能进行振动加工，在加工现场为了减少设备的占地空间，振动电源一般都距离被加工件有几十米的距离，这就必须利用信号线将振动信号从振动电源传到气钻。如果没有该气电一体快速拔插装置，每次使用振动气钻都需要将气源与电源信号线与手钻上的气、电接口对接，过程费时、费力，使用起来很不方便，且每把气钻都需要有气、电两根线，多人操作加工时极易引起缠绕，严重影响加工效率。同时，加工碳纤维复合材料时，粉尘较多，若不能有效防尘会严重影响超声振动手钻接头处的使用寿命，严重时会发生短路风险。

技术实现要素：

为了解决上述的缺陷，本发明专利申请设计了该气电一体快速拔插装置，就是连接气源、电源控制信号线和气钻接气口、气钻控制信号线的中间连接装置，本发明中的气电一体快速拔插装置不但实现了振动电源与振动形式不同的振动气钻的快速连接，还将气管与电缆整合为一根总线，避免了多人同时加工时由于管线太多出现的缠绕问题，加之外部壳体的设计能够有效防尘，非常适用于实际工程应用中，是一种方便快捷的电气连接装置，解决了飞机装配现场中难加工叠层材料紧固件孔的高质高效低成本加工。

本发明的一种应用于超声振动气钻上的气电一体快速拔插装置，该装置包括有接头座(1)和接头盖(2)，该接头座外壳体(11)与气钻手柄通过自锁气嘴公头(12)、尖头顶丝(18)连接；该接头盖外壳体(21)通过防松垫片(29)、外六角螺母(30)与带耳翼自锁气嘴母头(22)连接；该接头座(1)、接头盖(2)对合后通过自锁气嘴接头实现自锁，同时实现固定式插座(13)和固定式插头(23)的接通。

所述接头座(1)包括有接头座外壳体(11)，自锁气嘴公头(12)，固定式插座(13)，m3螺钉(14)，插座板(15)、防松垫片(16)，外六角螺母(17)。该接头座外壳体为阶梯形腔体类零件，其外部下方阶梯处为超声气钻出气口；左侧中间部位和下方均设置有圆孔，两圆孔导通到固定式插座(13)安装部位，从超声手钻引出的控制信号线从孔中穿过，与固定式插座(13)连接；固定式插座(13)通过防松垫片(16)、外六角螺母(17)与插座板(15)连接，并通过四个m3螺钉将其固定到接头座外壳体(11)上；接头座外壳体(11)后部中间位置有凸块，与接头盖外壳体(21)内侧凹槽配合，达到导向定位目的；接头座外壳体(11)中间一周布置凸起肋条，与接头盖外壳体(21)的凹槽配合后，能够起到防尘的作用。

螺钉固定到接头盖外壳体(21)上；橡胶挡片(28)安装在带耳翼自锁气嘴母头(22)的耳翼两侧，在接头座(1)与接头盖(2)对合自锁后，能够有效防尘；接头盖外壳体(21)上部内侧带有防尘凹槽，与接头座外壳体(11)对合后，有防尘的作用；其右下方的凹槽、肋板为减重设计。

螺钉固定到接头盖外壳体(21)上；橡胶挡片(28)安装在带耳翼自锁气嘴母头(22)的耳翼两侧，在接头座(1)与接头盖(2)对合自锁后，能够有效防尘；接螺钉固定到接头盖外壳体(21)上；橡胶挡片(28)安装在带耳翼自锁气嘴母头(22)的耳翼两侧，在接头座(1)与接头盖(2)对合自锁后，能够有效防尘；接头盖外壳体(21)上部内侧带有防尘凹槽，与接头座外壳体(11)对合后，有防尘的作用；其右下方的凹槽、肋板为减重设计。

本发明设计的一种应用于超声振动气钻上的气电一体快速拔插装置的优点在于：

①不管是对合、自锁和分离动作都比较方便和简单,使用时仅需要将接头盖轻轻一推，即可实现接头盖与接头座的对合自锁，分离时只需要两根手指拉动自锁气嘴母头两侧耳翼，即可分离，简单实用。

②能够将气、电两根线整合为一根线，避免缠绕，提高加工效率。

③能够实现和不同规格的超声振动气钻的互换使用,通用性强。

④实现了振动工具小型化,精密化的设计,并且能够有效防尘，这更加有利于与振动气钻配套使用。

附图说明

图1是本发明应用于超声振动气钻上的气电一体快速拔插装置的外部结构图。

图1a是本发明应用于超声振动气钻上的气电一体快速拔插装置的另一视角外部结构图。

图1b是本发明应用于超声振动气钻上的气电一体快速拔插装置的剖面图。

图1c是本发明应用于超声振动气钻上的气电一体快速拔插装置的无外壳结构图。

图1d是本发明应用于超声振动气钻上的气电一体快速拔插装置的分解图。

图2是本发明中电源单元的结构剖面图。

图3是本发明中气源单元的正视结构图。

图3a是本发明中气源单元的剖面图。

图4是本发明中接头座的结构图。

图4a是本发明中接头座的底部结构图。

图4b是本发明中接头座的另一视角结构图。

图5是本发明中接头盖的结构图。

图5a是本发明中接头盖的另一视角结构图。

图6是传统超声振动气钻结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1、图1a、图1b、图1c、图1d所示，本发明设计的一种应用于超声振动气钻上的气电一体快速拔插装置，该装置包括有接头座1、接头盖2、气源接头单元4和电源接头单元5。在超声振动气钻输出功率为500w时，其适用于对碳纤维复合材料与钛合金叠层高质高效低成本的振动加工，属于超声振动切削加工工艺和设备部件技术领域。本发明设计的气电一体快速拔插装置不但实现了振动电源与振动形式不同的振动气钻的快速连接，还将气管与电缆整合为一根总线，避免了多人同时加工时由于管线太多出现的缠绕问题，加之外部壳体的设计能够有效防尘，更加适合工程实际应用。

接头座1

参见图1、图1a、图1b、图1d、图4、图4a、图4b所示，接头座1上设有aa面板1a，所述aa面板1a的上方是aa凸台1b，所述aa面板1a的下方是接头座外壳体11；所述接头座外壳体11的a侧边面板11a上设有ab凸块1f，ab凸块1f用于在接头盖2的ba立面板21a内侧的内凹槽2f中上下移动，用于导向接头座1与接头盖2在固定时的装配位置限定；所述接头座外壳体11的b侧边面板11b上设有ab走线孔1g(如图4a、图4b所示)，a侧边面板11a与b侧边面板11b为接头座外壳体11相邻面板。

aa凸台1b的中心部位是aa通孔1c，在aa通孔1c的外缘上设有aa走线孔1d和aa螺纹孔1e；aa通孔1c用于自锁气嘴母头22的上端伸出，自锁气嘴母头22的下端插入自锁气嘴公头12的通孔中，伸出aa通孔1c的自锁气嘴母头22的上端置于气钻手柄3的通孔内，然后通过尖头顶丝18实现接头座1与气钻手柄3的固定；aa螺纹孔1e用于螺纹固定尖头顶丝18的螺纹段，尖头顶丝18的光杆段置于气钻手柄3的通孔中，实现气钻手柄3与接头座1的卡合固定，以达到超声振动气钻在作业过程中不易脱落。

接头座外壳体11的底部(如图4a所示)设有a矩形腔1h和开口圆盲孔腔1j；a矩形腔1h用于放置自锁气嘴公头12的上端，自锁气嘴公头12的下端穿过接头盖2上的ba通孔2c且置于接头盖2下方，a矩形腔1h的ab面板1h1用于与自锁气嘴母头22的自锁凸台22a接触(如图1b所示)；开口圆盲孔腔1j用于放置航空插座母头23的上端，开口圆盲孔腔1j的ac面板1j1上设有ab螺纹孔1j2，通过第一螺钉14与ab螺纹孔1j2的配合使a插座板15固定在ac面板1j1上；a插座板15上设有供航空插座母头23上端穿过的中心通孔，穿过a插座板15后的航空插座母头23上套接有a防松垫片16，然后螺纹连接上a外六角螺母17，再置于开口圆盲孔腔1j中从而实现航空插座母头23与接头座外壳体11的固定。

接头盖2

参见图1、图1a、图1b、图1d、图5、图5a所示，接头盖2的ba立面板21a上设有ba开口槽2a，bb立面板21b上设有bb开口槽2b；所述ba开口槽2a用于自锁气嘴公头12的a凸耳12a上下滑动，所述bb开口槽2b用于自锁气嘴公头12的b凸耳12b上下滑动；接头盖2的ba立面板21a的内侧设有用于放置接头座1的ab凸块1f的内凹槽2f。

接头盖2的底部设有ba底面板21c和bb底面板21d，ba底面板21c上设有bb通孔2d，bb底面板21d上设有ba通孔2c；所述ba通孔2c用于自锁气嘴公头12的下端穿过且置于接头盖2下方，所述bb通孔2d用于航空接头公头13穿过；接头盖2的下方设有斜矩形孔21。

在ba底面板21c的bb通孔2d外缘上设有ba螺纹孔2e，ba螺纹孔2e用于螺纹连接第二螺钉24(如图1c所示)，第二螺钉24穿过b插座板25上的通孔后螺纹连接在ba底面板21c上，从而实现将航空接头公头13与接头盖2的固定。

气源接头单元4

参见图1b、图1c、图1d、图3、图3a所示，气源接头单元4包括有自锁气嘴母头22、自锁气嘴公头12、a橡胶挡片28a、b橡胶挡片28b、c防松垫片29a和c外六角螺母29b。

如图3、图3a所示，a橡胶挡片28a置于接头盖2的ba开口槽2a内侧，且自锁气嘴公头12的a凸耳12a穿过所述a橡胶挡片28a上的孔后置于ba开口槽2a内，a凸耳12a能够在ba开口槽2a内滑动。

b橡胶挡片28b置于接头盖2的bb开口槽2b内侧，且自锁气嘴公头12的b凸耳12b穿过所述b橡胶挡片28b上的孔后置于bb开口槽2b内，b凸耳12b能够在bb开口槽2b内滑动。

如图1b所示，自锁气嘴母头22的下端插入自锁气嘴公头12上端的通孔内；自锁气嘴母头22的上端插入气钻手柄3的通孔内，且自锁气嘴母头22的自锁凸台22a与接头座1的ab面板1h1接触，通过所述的ab面板1h1与所述的自锁凸台22a的配合，限制自锁气嘴母头22的位移；自锁气嘴公头12的下端穿过接头盖2的bb底面板21d上的ba通孔2d后套接c防松垫片29a、且螺纹连接上c外六角螺母29b，通过所述c外六角螺母29b实现自锁气嘴公头12与接头盖2的固定。

电源接头单元5

参见图1b、图1c、图1d、图2所示，电源接头单元5包括有航空插座母头23、航空插座公头13、a插座板15、b插座板25、a防松垫片16、b防松垫片26、a外六角螺母17和b外六角螺母27。

如图2所示，航空插座母头23的上端顺次穿过a插座板15的中心通孔、a防松垫片16的中心通孔和a外六角螺母17的螺纹孔后，然后通过拧紧a外六角螺母17使航空插座母头23与a插座板15紧配合。如图1b、图1c所示，第一螺钉14穿过a插座板15上的通孔后螺纹固定在接头座1的ac面板1j1上，实现航空插座母头23与接头座1的固定。

如图2所示，航空插座公头13的上端顺次穿过b插座板25的中心通孔、b防松垫片26的中心通孔和b外六角螺母27的螺纹孔后，然后通过拧紧b外六角螺母27使航空插座公头13与b插座板25紧配合。如图1b、图1c所示，第二螺钉24穿过b插座板25上的通孔后螺纹固定在接头盖2的ba底面板21c上，实现航空插座公头23与接头盖2的固定。

在本发明中，当接头座1与接头盖2对合后通过自锁气嘴接头实现自锁，同时实现固定式航空公头13和固定式航空母头23的接通。

参见图1、图1b、图1d所示，本发明的一种应用于超声振动气钻上的气电一体快速拔插装置，其中的接头座1与接头盖2对合后通过自锁气嘴接头实现自锁，同时实现航空插座母头13和航空插座公头23的接通。

在本发明中，如图4、图4a、图4b所示，接头座1的接头座外壳体11为阶梯形腔体类零件，其外部下方阶梯处为超声气钻出气口；左侧中间部位和下方均设置有圆孔，两圆孔导通到航空插座母头23安装部位，从超声手钻引出的控制信号线从孔中穿过，与航空插座母头23连接；航空插座母头23通过a防松垫片16、a外六角螺母17与a插座板15连接，并通过四个m3螺钉将其固定到接头座外壳体11上；接头座外壳体11上的ab凸块1f与接头盖2的内凹槽2f配合，达到导向定位目的；接头座外壳体11形腔中布置的凸起肋条，与接头盖21的内凹槽2f配合后，能够起到防尘的作用。

参见图5、图5a所示，接头盖2为腔体类零件，其与自锁气嘴公头12通过防松垫片29a、外六角螺母29b连接；航空插座公头13与插头板25通过防松垫片26、外六角螺母27连接，然后用m3螺钉固定到接头盖2的底部；两个橡胶挡片安装在带耳翼自锁气嘴公头12的耳翼两侧，在接头座1与接头盖2对合自锁后，能够有防尘的作用。

本发明设计的一种应用于超声振动气钻上的气电一体快速拔插装置的连接关系是：振动电源端的控制线与航空插座公头13的接线柱焊接起来，气管与带耳翼自锁气嘴公头12连接，并通过护线套将电源控制线和气管套在一起整合为一根线。通过c防松垫片29a、c外六角螺母29b将带耳翼自锁气嘴公头12固定到接头盖2的底部。航空插座公头13与插头板25通过防松垫片26、外六角螺母27连接，然后用m3螺钉固定到接头盖2的ba底面板21c上。然后将橡胶挡片分别套在带耳翼自锁气嘴公头12的两个耳翼上。气钻端的振动控制线通过接头座外壳体11的走线孔与航空插座母头23焊接在一起。航空插座母头23通过防松垫片16、外六角螺母17与插座板15连接，并用四个m3螺钉将其固定到接头座外壳体11上。接头座外壳体11与气钻手柄通过自锁气嘴母头22、尖头顶丝18连接，实现压紧防转。

本发明一种应用于超声振动气钻上的气电一体快速拔插装置的使用过程为：使用时仅需要将接头盖2与接头座1对准后轻轻一推，即可实现接头盖2与接头座1的对合自锁；分离时只需要两根手指拉动带耳翼自锁气嘴公头12两侧的耳翼，即可分离，操作简单实用。它在超声振动切削加工工艺和设备部件技术领域具有良好的应用前景。