CN102248269B - 用于薄壁零件的焊接夹具 - Google Patents
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Abstract
一种用于薄壁零件的焊接夹具，其底座通过连接轴与支板连接，压板用于被焊接零件的固定；心轴固定在底座的中心孔内，定位块至少为四个，各定位块安装在底座的同一圆周上，压块的数量与定位块的数量相同，用于被焊接零件的固定；定位轴的一端固定在支板的中心孔内，楔块安装在定位轴上，传力螺母安装在定位轴的螺纹段并与楔块连接；主动件至少为三个，从动件的数量与主动件相同，导向件的数量为主动件与从动件数量的总和，各主动件和从动件沿支板的圆周相间放置在支板上，各导向件分别对应一个主动件或从动件固定在支板上；一个主动件安装一个第一镶块，一个从动件安装一个第二镶块，各镶块上均设置有气嘴插孔和与气嘴插孔相通的出气孔。
Description
技术领域
本发明属于焊接夹具，特别涉及一种用于两个大型薄壁零件的端面对接氩弧焊的焊接夹具。
背景技术
氩弧焊是一种使用氩气作保护介质的电弧焊接方法，在氩弧焊接过程中，必须连续将氩气通入焊接位置以保护焊缝，保证焊接质量。
据了解，现有氩弧焊无专用夹具，通常采用装配定位焊接方式以及气动方式进行焊接。装配定位焊接方式存在的缺点是定位不准确，造成焊接精度不高；气动方式焊接存在的缺点是传动力量小，不能校正被焊接零件轮廓度，因而也不能满足生产要求。大型薄壁零件壁薄、直径较大(壁厚一般1.5～3mm，直径大于800mm)，故容易变形，即使在自由状态下，圆环形零件的椭圆度很大(通常为5～10mm)，无专用的焊接夹具更是难以保证焊接质量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于薄壁零件的焊接夹具，以保证焊接质量，并提高焊接工效和降低劳动强度。
本发明所述用于薄壁零件的焊接夹具，包括底座、支板、压板、心轴、定位块、压块、定位轴、楔块、传力螺母、扳手、主动件、从动件、第一镶块、第二镶块和导向件；所述底座为圆台形，所述支板为圆形板，所述压板上设置有与被焊接零件内型面形状和尺寸相匹配的定位凸台，底座通过连接轴与支板连接，压板在安装上被焊接零件后通过连接销与支板连接，实现被焊接零件的固定，连接后的底座、支板和压板上设置的定位凸台同中心线；所述心轴固定在底座的中心孔内，所述定位块为设置有定位止口的弧形块，其数量至少为四个，各定位块安装在以底座的中心为圆心、以被焊接零件的定位面半径为半径的底座同一圆周上，所述压块的数量与定位块的数量相同，各压块在安装上被焊接零件后分别对应一个定位块安装，实现被焊接零件的固定；所述定位轴的一端固定在支板的中心孔内，其另一端设置有螺纹段，所述楔块的外形为圆锥台，内孔与定位轴为动配合，安装在定位轴上，所述传力螺母安装在定位轴的螺纹段并与楔块连接，所述扳手的套筒内腔与传力螺母外形相匹配，套装在传力螺母上；
所述主动件至少为三个，所述从动件的数量与主动件相同，所述导向件的数量为主动件与从动件数量的总和，各主动件和从动件沿支板的圆周相间放置在支板上，各导向件分别对应一个主动件或从动件固定在支板上，各主动件的传力杆分别插装在与其对应的导向件的导向孔中，各从动件的导向杆分别插装在与其对应的导向件的导向孔中；所述第一镶块的数量与主动件的数量相同，一个主动件上安装一个第一镶块，所述第二镶块的数量与从动件的数量相同，一个从动件上安装一个第二镶块，各第一镶块和第二镶块上均设置有气嘴插孔和与气嘴插孔相通的出气孔。
本发明所述用于薄壁零件的焊接夹具，其主动件和从动件优选以下结构形式：
所述主动件包括施力板、传力杆和复位弹簧，施力板为六面体，施力板顶面和施力板底面为相互平行的平面，施力板前面为垂直于施力板顶面和施力板底面的平面，施力板后面为与被焊接零件内型面相匹配的型面，施力板左侧面和施力板右侧面为斜面且对称于施力板顶面和施力板底面的中心线，传力杆设置在施力板的前面中心部位处，其轴线平行于施力板顶面和施力板底面的中心线，传力杆的长度以能保持与楔块的接触为限，复位弹簧安装在与施力板连接的螺钉上。
所述从动件件包括受力板、导向杆和复位弹簧，受力板为六面体，受力板顶面和受力板底面为相互平行的平面，受力板前面为垂直于受力板顶面和受力板底面的平面，受力板后面为与被焊接零件内型面相匹配的型面，受力板左侧面为与主动件的施力板右侧面相匹配的斜面，受力板右侧面为与主动件的施力板左侧面相匹配的斜面，导向杆设置在受力板的前面中心部位处，其轴线平行于受力板顶面和受力板底面的中心线，复位弹簧安装在与受力板连接的螺钉上。
本发明所述用于薄壁零件的焊接夹具，其传力螺母、楔块、主动件、从动件构成传力机构和被焊接零件的定位机构。将扳手套在传力螺母上，顺时针拧转扳手的施力手柄，传力螺母沿定位轴轴向运动并推动楔块沿定位轴轴向运动，楔块推动四个主动件沿支板的径向运动并远离支板中心，主动件带动从动件同步沿支板的径向运动并远离支板中心，从而从内部涨紧两个被焊接零件的焊接端；焊接完成后，将扳手套在传力螺母上并逆时针拧转扳手的施力手柄，传力螺母沿定位轴轴向反向运动，拖动楔块沿定位轴轴向反向运动，主动件在复位弹簧的作用下向着支板中心径向运动，从动件在复位弹簧的作用下随主动件向着支板中心径向运动，脱离被焊接零件。
本发明所述用于薄壁零件的焊接夹具，用于连接支板与压板的连接销为两根，一根为圆柱销，另一根为菱形销，两连接销之间的夹角为180°。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述焊接夹具的结构不仅能保证两个大型薄壁零件焊接前的调整与准确定位，而且操作方便，省力，因而能保证焊接质量，提高焊接工效和降低劳动强度。
2、由传力螺母、楔块、主动件、从动件构成的传力机构和被焊接零件的定位机构不仅结构简单，而且与扳手配合能十分方便的实现被焊接零件焊接前和焊接时的端口处定位及将焊接后的零件从夹具上取下。
3、定位块和压块的形状、结构和安装方式不仅能提高本发明所述焊接夹具的通用性，而且能节省材料费用，降低制作成本。
4、由于安装在主动件、从动件上的第一镶块和第二镶块上均设置有气嘴插孔和与气嘴插孔相通的出气孔，因而能保证氩气通畅连续、不泄漏，使焊缝始终处于氩气保护下，获得焊接质量好的被焊接零件。
5、由于连接支板与压板的连接销一根为圆柱销，另一根为菱形销，因而能防止被焊接件轴向窜动，有利于提高焊接质量。
附图说明
图1是本发明所述用于薄壁零件的焊接夹具的一种结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是主动件的一种结构示意图；
图4是图3的俯视图；
图5是图4的B-B剖视图；
图6是从动件的一种结构示意图；
图7是图6的俯视图；
图8是图7的C-C剖视图。
图中，1-定位块，2-从动件，3-扳手，4-支板，5-主动件，6-气嘴，7-输气管，8-圆柱销，9-压板，10-开口垫圈，11-楔块，12-传力螺母，13-定位轴，14-连接轴，15-导向件，16-被焊接零件(16-1：第一被焊接零件、16-2：第二被焊接零件)，17-菱形销，18-第一镶块，19-第二镶块，20-压块，21-底座，22-心轴，23-施力板(23-1：施力板顶面、23-2：施力板底面、23-3：施力板后面、23-4：施力板前面、23-5：施力板左侧面、23-6：施力板右侧面)，24-传力杆，25-受力板(25-1：受力板顶面、25-2：受力板底面、25-3：受力板后面、25-4：受力板前面、25-5：受力板左侧面、25-6：受力板右侧面)，26-导向杆，27-复位弹簧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所述用于薄壁零件的焊接夹具的结构和使用作进一步说明。
本实施例中，用于薄壁零件的焊接夹具的结构如图1、图2所示，包括底座21、支板4、压板9、心轴22、定位块1、压块20、定位轴13、楔块11、传力螺母12、扳手3、主动件5、从动件2、第一镶块18、第二镶块19和导向件15。
所述底座21为圆台形，所述支板4为圆形板，所述压板9上设置有与被焊接零件内型面尺寸相匹配的圆形定位凸台，底座21通过四根连接轴14与支板4连接，四根连接轴分布在同一圆周上，相互之间的夹角为90°；压板9在安装上被焊接零件后通过两根连接销与支板4连接，实现被焊接零件的固定，其中一根连接销为圆柱销8，另一根连接销为菱形销17，两连接销之间的夹角为180°。
所述心轴22固定在底座的中心孔内，用于连接自动氩弧焊机；所述定位块1为十二个，各定位块的形状、构造相同，均为设置有定位止口的弧形块(见图1、图2)，各定位块安装在以底座的中心为圆心、以被焊接零件的定位面半径为半径的底座同一圆周上，且相互之间的间距相同；所述压块20的数量与定位块1的数量相同，各压块均为矩形块，各压块在安装上被焊接零件后分别对应一个定位块安装，实现被焊接零件的固定。
所述定位轴13的一端固定在支板4的中心孔内，其另一端设置有螺纹段；所述楔块11的外形为圆锥台，内孔与定位轴为动配合，安装在定位轴13上；所述传力螺母12为六角螺母，安装在定位轴13的螺纹段并与楔块11连接；所述扳手3的一端设置有套筒，另一端设置有施力手柄，套筒内腔与传力螺母外形12相匹配，套装在传力螺母上。
所述主动件5为四个，所述从动件2的数量与主动件相同，所述导向件15的数量为主动件与从动件数量的总和。各主动件的形状、构造相同，如图3、图4、图5所示，均包括施力板23、传力杆24和复位弹簧27，施力板为六面体，施力板顶面23-1和施力板底面23-2为相互平行的平面，施力板前面23-4为垂直于施力板顶面和施力板底面的平面，施力板后面23-3为与被焊接件内型面相匹配的圆弧面，施力板左侧面23-5和施力板右侧面23-6为斜面且对称于施力板顶面和施力板底面的中心线，传力杆24为阶梯矩形截面杆，设置在施力板的前面中心部位处，其轴线平行于施力板顶面和施力板底面的中心线，传力杆的长度以能保持与楔块11的接触为限，复位弹簧27安装在与施力板连接的螺钉上。各从动件的形状、构造相同，如图6、图7、图8所示，包括受力板25、导向杆26和复位弹簧27，受力板为六面体，受力板顶面25-1和受力板底面25-2为相互平行的平面，受力板前面25-4为垂直于受力板顶面和受力板底面的平面，受力板后面25-3为与被焊接件内型面相匹配的圆弧面，受力板左侧面25-5为与主动件的施力板右侧面23-6相匹配的斜面，受力板右侧面25-6为与主动件5的施力板左侧面23-5相匹配的斜面，导向杆26为矩形截面杆，设置在受力板的前面中心部位处，其轴线平行于受力板顶面和受力板底面的中心线，复位弹簧27安装在与受力板连接的螺钉上。各导向件的结构相同，均为支座式结构，其上设置有与传力杆24或导向杆26匹配的导向孔。主动件5、从动件2和导向件的安装方式：各主动件5和从动件2沿支板4的圆周相间放置在支板上，各导向件15分别对应一个主动件或从动件固定在支板上；各主动件的传力杆24分别插装在与其对应的导向件15的导向孔中，各主动件的复位弹簧安装螺钉穿过与主动件对应的导向件安装台所设置的通孔与施力板连接，所述复位弹簧27位于其安装螺钉的头部端面与导向件安装台之间；各从动件的导向杆26分别插装在与从动件对应的导向件15的导向孔中，各从动件的复位弹簧安装螺钉穿过与其对应的导向件安装台所设置的通孔与受力板连接，所述复位弹簧27位于其安装螺钉的头部端面与导向件安装台之间。
所述第一镶块18的数量与主动件的数量相同，一个主动件上安装一个第一镶块，所述第二镶块19的数量与从动件的数量相同，一个从动件上安装一个第二镶块，各第一镶块和第二镶块上均设置有气嘴插孔和与气嘴插孔相通的多个出气孔。
输气管7固连在支板上，与输气管连接的各气嘴6分别插入各第一镶块18和第二镶块19的气嘴插孔内。
本实施例中的焊接夹具可用于焊接壁厚为1.5～3mm、直径大于800mm的大型薄壁零件，使用方式如下：
1、将第一被焊接零件16-1的焊接端套装在主动件5和从动件2所形成的圆环面上，将第一被焊接零件16-1的非焊接端紧贴定位块1的定位止口，然后通过压块20预压，但不压紧被焊接零件16-1的非焊接端法兰(见图1)；
2、将第二被焊接零件16-2的焊接端套装在主动件5和从动件2所形成的圆环面上并与第一被焊接零件16-1的焊接端贴合，然后将圆柱销8和菱形销17固定在支板上，并将压板9套在圆柱销8和菱形销17上，使压板9上设置的圆形定位凸台(见图1)与第二被焊接零件16-2的非焊接端相贴，继后拧动圆柱销8和菱形销17配置的螺母，使压板9轻压在被焊接零件16-2上；
3、将扳手3套在传力螺母12上，顺时针拧转扳手的施力手柄，传力螺母12沿定位轴13轴向运动并推动楔块11沿定位轴13轴向运动，楔块11推动四个主动件5沿支板的径向运动并远离支板中心，主动件5带动从动件2同步沿支板的径向运动并远离支板中心，从而从内部涨紧第一被焊接零件16-1和第二被焊接零件16-2的焊接端，然后取下扳手3，拧紧螺母将压块20压紧，并压紧压板9，即可准备焊接；
4、焊接完成后，首先切断氩气的输入，然后取下压板9和移动压块20，将扳手3套在传力螺母12上并逆时针拧转扳手的施力手柄，传力螺母12沿定位轴13轴向反向运动，拖动楔块11沿定位轴13轴向反向运动，主动件5在复位弹簧27的作用下向着支板中心径向运动，从动件2在复位弹簧27的作用下随主动件向着支板中心径向运动，脱离被焊接零件，即可将焊接后的零件从夹具上取下。
Claims (4)
1.一种用于薄壁零件的焊接夹具，其特征在于包括底座（21）、支板（4）、压板（9）、心轴（22）、定位块（1）、压块（20）、定位轴（13）、楔块（11）、传力螺母（12）、扳手（3）、主动件（5）、从动件（2）、第一镶块（18）、第二镶块（19）和导向件（15）；
所述底座（21）为圆台形，所述支板（4）为圆形板，所述压板（9）上设置有与被焊接零件内型面形状和尺寸相匹配的定位凸台，底座（21）通过连接轴（14）与支板（4）连接，压板（9）在安装上被焊接零件后通过连接销与支板（4）连接，实现被焊接零件的固定，连接后的底座、支板和压板上设置的定位凸台同中心线；
所述心轴（22）固定在底座的中心孔内，所述定位块（1）为设置有定位止口的弧形块，其数量至少为四个，各定位块（1）安装在以底座的中心为圆心、以被焊接零件的定位面半径为半径的底座同一圆周上，所述压块（20）的数量与定位块（1）的数量相同，各压块在安装上被焊接零件后分别对应一个定位块安装，实现被焊接零件的固定；
所述定位轴（13）的一端固定在支板（4）的中心孔内，其另一端设置有螺纹段，所述楔块（11）的外形为圆锥台，内孔与定位轴为动配合，安装在定位轴（13）上，所述传力螺母（12）安装在定位轴（13）的螺纹段并与楔块（11）连接，所述扳手（3）的套筒内腔与传力螺母（12）外形相匹配，套装在传力螺母上；
所述主动件（5）至少为三个，所述从动件（2）的数量与主动件相同，所述导向件的数量为主动件与从动件数量的总和，各主动件和从动件沿支板（4）的圆周相间放置在支板上，各导向件（15）分别对应一个主动件或从动件固定在支板上，各主动件的传力杆（24）分别插装在与其对应的导向件（15）的导向孔中，各从动件的导向杆（26）分别插装在与其对应的导向件（15）的导向孔中；
所述第一镶块（18）的数量与主动件的数量相同，一个主动件上安装一个第一镶块，所述第二镶块（19）的数量与从动件的数量相同，一个从动件上安装一个第二镶块，各第一镶块和第二镶块上均设置有气嘴插孔和与气嘴插孔相通的出气孔。
2.根据权利要求1所述用于薄壁零件的焊接夹具，其特征在于所述主动件（5）包括施力板（23）、传力杆（24）和复位弹簧（27），施力板为六面体,施力板顶面（23-1）和施力板底面（23-2）为相互平行的平面，施力板前面（23-4）为垂直于施力板顶面和施力板底面的平面，施力板后面（23-3）为与被焊接零件内型面相匹配的型面，施力板左侧面（23-5）和施力板右侧面（23-6）为斜面且对称于施力板顶面和施力板底面的中心线，传力杆（24）设置在施力板的前面中心部位处，其轴线平行于施力板顶面和施力板底面的中心线，传力杆的长度以能保持与楔块（11）的接触为限，复位弹簧（27）安装在与施力板连接的螺钉上。
3.根据权利要求2所述用于薄壁零件的焊接夹具，其特征在于所述从动件（2）包括受力板（25）、导向杆（26）和复位弹簧（27），受力板为六面体,受力板顶面（25-1）和受力板底面（25-2）为相互平行的平面，受力板前面（25-4）为垂直于受力板顶面和受力板底面的平面，受力板后面（25-3）为与被焊接零件内型面相匹配的型面，受力板左侧面（25-5）为与主动件的施力板右侧面（23-6）相匹配的斜面，受力板右侧面（25-6）为与主动件（5）的施力板左侧面（23-5）相匹配的斜面，导向杆（26）设置在受力板的前面中心部位处，其轴线平行于受力板顶面和受力板底面的中心线，复位弹簧（27）安装在与受力板连接的螺钉上。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述用于薄壁零件的焊接夹具，其特征在于连接支板（4）与压板（9）的连接销为两根，一根为圆柱销（8），另一根为菱形销（17），两连接销之间的夹角为180°。
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