CN103085273A - 一种琴键式夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及塑料激光焊接领域中的工件夹具，具体地说是一种琴键式夹具，包括上、下夹具，上夹具包括上夹具底板及安装在其上的琴键片组件，琴键片组件及下夹具上分别开有与被焊接的塑料工件外轮廓形状相对应的通孔，琴键片组件的通孔边缘向外开有条形槽，相邻条形槽之间形成压紧塑料工件的琴键压片，各琴键压片靠近通孔的自由端自由弯曲、压紧在塑料工件的边缘，每个琴键压片对应一个安装在上夹具底板上的第一顶丝，通过旋拧第一顶丝调整各琴键压片压紧塑料工件的压紧程度。本发明在塑料工件的焊接面不平整的情况下，能够将两个工件紧密夹紧，焊接面无缝隙，适合各种外形复杂的塑料工件焊接，具有调试简单，应用广泛，易于批量生产等特点。

Description

一种琴键式夹具

技术领域

本发明涉及塑料激光焊接领域中的工件夹具，具体地说是一种琴键式夹具。

背景技术

塑料激光焊接要求是两个塑料工件的焊接面必须无缝紧密的接合在一起，这样焊接才能牢固。由于塑料尺寸稳定性差，易变形的特性，所以塑料零件的尺寸与图纸上的尺寸有一定差别。目前，国内塑料激光焊接领域所用的夹具大多采用传统的夹紧技术，存在的问题是不能根据每个塑料工件的实际尺寸来精确调整两个工件焊接面之间的夹紧量，结果是夹紧后在两个工件的焊接面之间有缝隙。这类夹具的缺点是不能将两个塑料工件的焊接面紧密夹紧，造成焊接效果不理想，焊接质量不稳定，焊后工件的密封性不好，不适用于工件尺寸有差异的批量焊接工况。

发明内容

为了解决上述无法根据塑料工件的实际尺寸调整两个工件焊接面之间夹紧量的问题，本发明的目的在于提供一种琴键式夹具。该夹具用于夹紧塑料工件，可以调整夹紧力。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括上夹具及下夹具，其中上夹具包括上夹具底板及安装在上夹具底板上的琴键片组件，所述琴键片组件及下夹具上分别开有与被焊接的塑料工件外轮廓形状相对应的通孔，琴键片组件的通孔边缘向外开有条形槽，相邻条形槽之间形成压紧塑料工件的琴键压片，各琴键压片靠近通孔的自由端自由弯曲、压紧在塑料工件的边缘，每个琴键压片对应一个安装在上夹具底板上的第一顶丝，通过旋拧第一顶丝调整各琴键压片压紧塑料工件的压紧程度。

其中：在所述琴键片组件上，与塑料工件变形量大、焊接面之间装配有零件的部位相对应处设有琴键块，所述琴键块的一端安装在琴键片组件上，另一端压紧在塑料工件的边缘，通过安装在上夹具底板上的第二顶丝调整琴键块压紧塑料工件的压紧程度；所述上夹具底板上通过连接板连接有压紧在塑料工件中间部位的压板；所述连接板固接在上夹具底板上，压板通过螺杆与连接板连接，所述压板与连接板相对的表面开有凹槽，该凹槽内容置有套设在所述螺杆上的弹簧，该弹簧一端与凹槽的底面相连，另一端与连接板连接；所述压板的形状与塑料工件的外轮廓形状相同，压板的边缘压紧在塑料工件上、并留出塑料工件的焊接区域及被上、下夹具夹紧的区域；在所述连接板上安装有调整压板边缘压紧塑料工件压紧程度的第三顶丝；所述琴键片组件包括多层琴键片，琴键片的层数根据被焊接的塑料工件确定；所述琴键片组件包括由下至上设置的第一～七层琴键片，其中第七层琴键片与上夹具底板接触，所述琴键压片开设在第一～三层琴键片上、为层叠状，即第三层琴键片的端部压在第二层琴键片上、第二层琴键片的端部压在第一层琴键片上，第一层琴键片的端部压在塑料工件的边缘；所述第四层琴键片及第六层琴键片的材质为LY12，其余五层琴键片的材质为弹簧钢；所述琴键块包括第一琴键块及第二琴键块，其中第一琴键块安装在第七层琴键片上，第二琴键块安装在第五层琴键片上；所述第二琴键块为多个、并排设置，第一琴键块及第二琴键块均为由连接部及压紧部组成的“L”形结构，其中连接部与琴键片连接，压紧部压紧在塑料工件的边缘上；所述第一琴键块的压紧部与第二琴键块的连接部平行，第二琴键块的压紧部与第一琴键块的连接部平行；所述第四层琴键片及第六层琴键片的材质为LY12，其余五层琴键片的材质为弹簧钢。

本发明的优点与积极效果为：

1.在批量焊接时每个塑料工件变形量都有些差异，本发明采用琴键式夹具，利用犹如钢琴琴键一样的琴键压片可以牢固地夹紧塑料工件。

2.在变形量较大的地方，本发明采用了琴键块压紧，琴键块比琴键压片能够承受较大的压紧力，利用琴键块压紧，焊接面处的压紧力大，焊接效果较好。

3.本发明还考虑到塑料工件自身受力角度，在塑料工件中间设有压板，在塑料工件四周压紧的同时，压板将与塑料工件中间部位接触，使塑料工件均匀受力，起到平衡压紧力和消除焊后变形的作用。

4.本发明便于调试，夹具每一点的夹紧力是可调的，根据不同的要求调整合适的夹紧力，从而达到最佳的焊接条件。

5.本发明结构简单，制造容易，有利于推广应用。

6.本发明互换性较好，通过调整琴键片的安装顺序，转换为外形与其对称的夹具，可以夹紧多种对称工件。

7.本发明通用性较好，根据不同的工件外形结构，可以变换，改动琴键片和琴键块的压紧方式，达到理想的夹紧状态。

附图说明

图1为安装有本发明琴键式夹具的塑料激光焊接机主机的结构示意图；

图2为本发明上夹具的立体结构示意图之一；

图3为本发明上夹具的立体结构示意图之二；

图4为本发明下夹具的立体结构示意图；

图5为本发明塑料工件外轮廓示意图；

图6为本发明上夹具中琴键片的结构示意图；

图7为本发明琴键片压紧塑料工件的结构示意图；

图8为本发明上夹具中琴键块压塑料工件的结构示意图；

图9为本发明压板连接示意图；

其中：1为琴键式夹具，2为上夹具底板，3为琴键片组件，4为压板，5为琴键压片，6为第一琴键块，7为第二琴键块，8为条形槽，9为第一顶丝，10为第二顶丝，11为螺钉，12为螺母，13为第一层琴键片，14为第二层琴键片，15为第三层琴键片，16为第四层琴键片，17为第五层琴键片，18为第六层琴键片，19为第七层琴键片，20为塑料工件，21为激光束，22为连接板，23为第三顶丝，24为弹簧，25为螺杆，26为下夹具。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明安装在塑料激光焊接机主机上，包括上夹具及下夹具26，其中上夹具固定不动，下夹具26有举升装置驱动升降。

上夹具包括上夹具底板2及固定在上夹具底板2上的琴键片组件3，琴键片组件3包括多层琴键片，琴键片的层数根据被焊接的塑料工件20确定。琴键片组件3及下夹具26上分别开有与被焊接的塑料工件20外轮廓形状相对应的通孔，琴键片组件3的通孔边缘向外开有条形槽8，相邻条形槽8之间形成压紧塑料工件20的琴键压片5，各琴键压片5靠近通孔的自由端能够自由弯曲，压紧在塑料工件20的边缘，犹如钢琴的琴键一样；每个琴键压片5对应一个安装在上夹具底板2上的第一顶丝9，通过旋拧第一顶丝9调整各琴键压片5压紧塑料工件20的压紧程度。

由于塑料工件20的外形比较复杂，并且在焊接两个工件之前要放一个小零件在两者之间，所以该处的变形比较大，为了达到较好地夹紧效果，采用了琴键块压紧的方式，即在琴键片组件3上，与塑料工件20变形量大、焊接面之间装配有零件的部位相对应处设有琴键块，琴键块的一端安装在琴键片组件3上，另一端压紧在塑料工件20的边缘，通过安装在上夹具底板2上的第二顶丝10调整琴键块压紧塑料工件20的压紧程度。

在设计夹具时，除了考虑压紧效果外，还从塑料工件20自身受力角度分析，认为塑料工件20在四周边缘均压紧的情况下，中间会向上凸起，造成焊后有残余应力。本发明在上夹具底板2上通过连接板22连接有压紧在塑料工件20中间部位的压板4，压板4主要起平衡压紧力和消除焊后变形的作用。连接板22固接在上夹具底板2上，压板4通过螺杆25与连接板22连接，压板4与连接板22相对的表面开有凹槽，该凹槽内容置有套设在螺杆25上的弹簧24，该弹簧24一端与凹槽的底面相连，另一端与连接板22连接；所述压板4的形状与塑料工件20的外轮廓形状相同，压板4的边缘压紧在塑料工件20上、并留出塑料工件20的焊接区域及被上、下夹具夹紧的区域；在连接板22上安装有调整压板4边缘压紧塑料工件20压紧程度的第三顶丝23。

塑料激光焊接机的焊接对象主要是尺寸变形量较大的塑料工件，以焊接车锁为例，如图2～9所示，本实施例的琴键片组件3包括由下至上设置的第一～七层琴键片13～19，即第一层琴键片13位于最下方，其余六层依次由下往上设置，第七层琴键片19与上夹具底板2接触；其中的第四层琴键片16及第六层琴键片18的材质为LY12，其余五层琴键片的材质为弹簧钢，弹簧钢的特点是有较好的弹性；第四层琴键片16及第六层琴键片18起到间隔作用，加大距离。为了能够承受较大的压紧力，需要比较厚的琴键片，而琴键片较厚又不利于弯曲，因此将各层琴键片的厚度设计在1～2mm之内。七层琴键片的中央均开有与被焊接的塑料工件20外轮廓形状相对应的通孔，其中第一～三层琴键片13～15的通孔边缘向外开有条形槽8，相邻条形槽8之间形成压紧塑料工件20的琴键压片5，每个琴键压片都压紧在塑料工件20的边缘上；第一～三层琴键片13～15上的琴键压片5为层叠状，即第三层琴键片15的端部压在第二层琴键片14上、第二层琴键片14的端部压在第一层琴键片13上，第一层琴键片13的端部压在塑料工件20的边缘，只能第一层琴键片13上的琴键压片是与塑料工件20接触。各琴键压片5靠近通孔的自由端能够自由弯曲，压紧在塑料工件20的边缘，犹如钢琴的琴键一样；每个琴键压片5对应一个安装在上夹具底板2上的第一顶丝9，通过旋拧第一顶丝9调整各琴键压片5的弯曲程度，即可改变压紧塑料工件20的压紧程度，进而可以改变不同点的塑料工件夹紧的程度，使上下两个塑料工件紧密接合；第一顶丝9顶在第三层琴键片15上，这样在第一顶丝9压紧第三层琴键片15时，第一～三层琴键片13～15之间弯曲有相对位移，便于弯曲压紧；而第一顶丝9顶在第三层琴键片15上，压紧力层层传递，每层分担一部分，既保证了压紧效果，又有利于琴键片均匀受力。

由于车锁的塑料工件的外形比较复杂，并且在焊接两个工件之前需要在弯曲部位放一个小零件在两个工件之间，所以该部位的变形比较大。为了达到较好的夹紧效果，本实施例在第七层琴键片19的下表面固接一个第一琴键块6，在第五层琴键片17的下表面通过螺钉11固接三个并排设置的第二琴键块7；设置琴键块是考虑到此处的压紧力很大，而琴键块比琴键片能够承受较大的压紧力；第一琴键块6及第二琴键块7均为由连接部及压紧部组成的“L”形结构，其中连接部与琴键片连接，压紧部压紧在塑料工件20的边缘上；第一琴键块6的压紧部与第二琴键块7的连接部平行，第二琴键块7的压紧部与第一琴键块6的连接部平行，四个琴键块分别对应一个安装在上夹具底板2上的第二顶丝10，通过旋拧第二顶丝10调整各琴键块的弯曲程度，压紧变形较大的塑料工件边缘。

本实施例设计成七层琴键处是为了更好地压紧塑料工件，无论工件变形量有多大，均能达到最佳的压紧效果。

在设计车锁的夹具时，除了考虑压紧效果外，还从塑料工件20自身受力角度分析，认为塑料工件20在四周边缘均压紧的情况下，中间会向上凸起，造成焊后有残余应力。所以，设计了一块压板4，在塑料工件四周压紧的同时，压板4将与塑料工件的中间部位接触，使塑料工件均匀受力。具体结构为：在上夹具底板2上通过连接板22连接有压紧在塑料工件20中间部位的压板4，连接板22固接在上夹具底板2上，压板4通过螺杆25与连接板22连接，压板4与连接板22相对的上表面开有凹槽，螺杆25的一端由所述凹槽插入并与压板4螺纹连接，另一端由连接板22上开设的光孔穿出，备紧螺母限位；在所述凹槽内容置有套设在螺杆25上的弹簧24，该弹簧24一端与凹槽的底面相连，另一端与连接板22的下表面连接；所述压板4的形状与塑料工件20的外轮廓形状相同、尺寸略小一些，压板4的边缘压紧在塑料工件20上，并留出塑料工件20的焊接区域及被上、下夹具夹紧的区域；在连接板22上安装有调整压板4边缘压紧塑料工件20压紧程度的第三顶丝23。

本发明调整琴键压片的第一顶丝9及调整琴键块的第二顶丝10均安装在上夹具底板2上，第一顶丝9的下端顶在第三层琴键片15上，第二顶丝10的下端分别顶在第五、七层琴键片17、19上；第一顶丝9及第二顶丝10的上端由上夹具底板2穿出，用螺母12拧紧。调整压板4的第三顶丝23安装在连接板22上，第三顶丝23的下端顶在压板4上，上端由连接板22穿出，用螺母拧紧。

本发明的工件原理为：

先将两个塑料工件20合好后放到下夹具26上，然后下夹具26举升，将两个塑料工件20的接合面(焊接面)通过琴键压片5、琴键块及压板4压紧；调整顶丝，使琴键压片5、琴键块及压板4与塑料工件紧密接触，焊接面无缝隙。夹紧后，即可用激光束21进行焊接。

本发明基于弹力压紧的原理，利用顶丝通过顶压琴键压片、琴键块来夹紧塑料工件的结构，夹紧牢固，焊后工件密封性好，易于批量生产，对工件外形尺寸要求较低。虽然在批量焊接时，每个塑料工件变形量都有些差异，但通过调整顶丝能够很好地将琴键压片、琴键块及压板压紧塑料工件，焊接无缝隙。另外，本发明便于调试，在首次使用时，先将塑料工件夹紧，之后用内六角扳手先后旋动每个顶丝直到扳不动为止，然后再反方向旋动两圈后，开始焊接，同时根据焊接效果再旋动焊接不牢处的顶丝，直至达到要求。最后用螺母锁紧。

Claims (10)

1.一种琴键式夹具，其特征在于：包括上夹具及下夹具(26)，其中上夹具包括上夹具底板(2)及安装在上夹具底板(2)上的琴键片组件(3)，所述琴键片组件(3)及下夹具(26)上分别开有与被焊接的塑料工件(20)外轮廓形状相对应的通孔，琴键片组件(3)的通孔边缘向外开有条形槽(8)，相邻条形槽(8)之间形成压紧塑料工件(20)的琴键压片(5)，各琴键压片(5)靠近通孔的自由端自由弯曲、压紧在塑料工件(20)的边缘，每个琴键压片(5)对应一个安装在上夹具底板(2)上的第一顶丝(9)，通过旋拧第一顶丝(9)调整各琴键压片(5)压紧塑料工件(20)的压紧程度。

2.按权利要求1所述的琴键式夹具，其特征在于：在所述琴键片组件(3)上，与塑料工件(20)变形量大、焊接面之间装配有零件的部位相对应处设有琴键块，所述琴键块的一端安装在琴键片组件(3)上，另一端压紧在塑料工件(20)的边缘，通过安装在上夹具底板(2)上的第二顶丝(10)调整琴键块压紧塑料工件(20)的压紧程度。

3.按权利要求1或2所述的琴键式夹具，其特征在于：所述上夹具底板(2)上通过连接板(22)连接有压紧在塑料工件(20)中间部位的压板(4)。

4.按权利要求3所述的琴键式夹具，其特征在于：所述连接板(22)固接在上夹具底板(2)上，压板(4)通过螺杆(25)与连接板(22)连接，所述压板(4)与连接板(22)相对的表面开有凹槽，该凹槽内容置有套设在所述螺杆(25)上的弹簧(24)，该弹簧(24)一端与凹槽的底面相连，另一端与连接板(22)连接；所述压板(4)的形状与塑料工件(20)的外轮廓形状相同，压板(4)的边缘压紧在塑料工件(20)上、并留出塑料工件(20)的焊接区域及被上、下夹具夹紧的区域；在所述连接板(22)上安装有调整压板(4)边缘压紧塑料工件(20)压紧程度的第三顶丝(23)。

5.按权利要求3所述的琴键式夹具，其特征在于：所述琴键片组件(3)包括多层琴键片，琴键片的层数根据被焊接的塑料工件(20)确定。

6.按权利要求5所述的琴键式夹具，其特征在于：所述琴键片组件(3)包括由下至上设置的第一～七层琴键片(13～19)，其中第七层琴键片(19)与上夹具底板(2)接触，所述琴键压片(5)开设在第一～三层琴键片(13～15)上、为层叠状，即第三层琴键片(15)的端部压在第二层琴键片(14)上、第二层琴键片(14)的端部压在第一层琴键片(13)上，第一层琴键片(13)的端部压在塑料工件(20)的边缘；所述第四层琴键片(16)及第六层琴键片(18)的材质为LY12，其余五层琴键片的材质为弹簧钢。

7.按权利要求6所述的琴键式夹具，其特征在于：所述琴键块包括第一琴键块(6)及第二琴键块(7)，其中第一琴键块(6)安装在第七层琴键片(19)上，第二琴键块(7)安装在第五层琴键片(17)上。

8.按权利要求7所述的琴键式夹具，其特征在于：所述第二琴键块(7)为多个、并排设置，第一琴键块(6)及第二琴键块(7)均为由连接部及压紧部组成的“L”形结构，其中连接部与琴键片连接，压紧部压紧在塑料工件(20)的边缘上。

9.按权利要求8所述的琴键式夹具，其特征在于：所述第一琴键块(6)的压紧部与第二琴键块(7)的连接部平行，第二琴键块(7)的压紧部与第一琴键块(6)的连接部平行。

10.按权利要求6所述的琴键式夹具，其特征在于：所述第四层琴键片(16)及第六层琴键片(18)的材质为LY12，其余五层琴键片的材质为弹簧钢。

Images