CN104816115B - 异形构件搅拌摩擦焊柔性工装夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了异形构件搅拌摩擦焊柔性工装夹具，其结构特点是：机架上左端设置有上压机构A,右端设置有侧压机构和上压机构B，机架上中间设置有定位体和自适应下支撑机构，定位体靠近机架左端，异形构件通过定位体、自适应下支撑机构定位，通过上压机构A、上压机构B和侧压机构固定。本发明的技术效果：设计适用于复杂型面构件的搅拌摩擦焊柔性工装夹具，该工装能够方便并迅速地实现复杂型面工件的装夹，缩短非焊接生产时间，大幅提高焊接效率。
Description
技术领域
本发明是涉及焊接工装夹具，尤其是适合于异形构件搅拌摩擦焊柔性工装夹具。
背景技术
搅拌摩擦焊技术自1991年发明以来受到全世界焊接研究者的高度关注，被认为最具潜力和应用前景的新型连接方法。搅拌摩擦焊是利用一种非耗损的特殊形状的搅拌头，旋转着插入被焊零件，然后沿着被焊零件的待焊界面向前移动，通过对材料的搅拌、摩擦，使待焊材料加热至热塑性状态，在搅拌头高速旋转的带动下，处于塑性状态的材料环绕搅拌头由前向后转移，同时结合搅拌头对焊缝金属的挤压，在热与机械压力的联合作用下材料扩散连接形成致密的金属间固相连接。焊接过程如图1所示。焊接过程中被焊材料不熔化，形成的是固相接头。因此，特别适用于铝合金、镁合金等航空用轻质材料的焊接，可获得高效率、高质量的连续对接和搭接接头。
航空构件多采用铝合金材料。而铝合金采用传统的TIG、MIG等常规熔焊方法时，需保护气体，操作难度大，容易产生气孔、热致裂纹等缺陷。而采用搅拌摩擦焊连接铝合金，具有操作简单、无气孔、无裂纹、残余应力小、接头性能好等特点。目前，国内外对铝合金搅拌摩擦焊工艺的研究已比较深入，可以获得性能较好的连接接头。但是对于异形构件装夹却是个难题。因为，搅拌摩擦焊工艺要求被焊零件全维度刚性固定，否则，会产生隧道孔洞等焊接缺陷。对于异形构件装夹，目前大多采用人工调整的方法进行装夹。整个过程时间长，劳动强度高；装夹位置凭经验确定，无法控制精度；异形支撑刚性较差，支承不够稳定性；操作效率低下。
无模多点成形技术为该类异形构件的装夹定位提供了发明思路。无模多点成形技术是利用型面任意可调的基本体群代替传统模具进行三维曲面成形的柔性加工技术。其基本思想是将整体模具离散化，由一系列规则排列的基本体组成的“柔性多点模具”代替传统冲压成形的整体模具。采用该设计思路可以解决异形构件的装夹与定位问题，实现异形构件的装夹与定位。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种异形构件搅拌摩擦焊柔性工装夹具，是利用“无模多点成形技术”的特点，采用多个电动推杆完成异形构件的装夹与定位；该夹具降低了普通夹具的专一性，提高普适性，节约成本，提高经济效益。
本发明是这样实现的，异形构件搅拌摩擦焊柔性工装夹具，整个机构主要由5个部分组成，分别为：定位体、两套上压机构、自适应下支撑机构、侧压机构、机架；所述自适应下支撑机构包括电触头、电触头安装座、液压抱紧装置、电动推杆、蜗轮蜗杆装置、联轴器和电机；其特征在于：机架上左端设置有上压机构A,右端设置有侧压机构和上压机构B，机架上中间设置有定位体和自适应下支撑机构，定位体靠近机架左端，异形构件通过定位体、自适应下支撑机构定位，通过上压机构A、上压机构B和侧压机构固定；自适应下支撑机构上的电触头连接电触头安装座，电触头安装座连接电动推杆，电动推杆上设置安装有液压抱紧装置，电动推杆连接蜗轮蜗杆装置，蜗轮蜗杆装置下端连接联轴器，联轴器连接电机。
进一步的，所述自适应下支撑机构由五组电触头、电动推杆、液压抱紧装置组成。
本发明装夹与定位方法：根据异形构件的定位位置，配合定位体，将异形构件安放到位，电动推杆向上移动，当电动推杆顶端的电触头接触到异形构件，电触头与异形构件形成回路，触发电动推杆的控制信号，将电动推杆停在型面位置，五点包络形成异形构件仿形面，液压抱紧装置锁紧电动推杆，实现异形构件的支撑，最后通过其他方向的压紧装置，完成异形构件的完全固定，满足搅拌摩擦焊装夹的要求，实现异形构件的装夹与定位。
本发明的技术效果：设计适用于复杂型面构件的搅拌摩擦焊柔性工装夹具，该工装能够方便并迅速地实现复杂型面工件的装夹，缩短非焊接生产时间，大幅提高焊接效率。采用该柔性工装，使得焊工在装配工件时，做到定位精准、动作流畅、施力方便、操作力小，减小工人的劳动强度，降低劳动力成本。另外，柔性的工装夹具降低夹具的专一性，提高普适性，节约成本，提高经济效益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2 为本发明自适应下支撑机构结构示意图。
在图中，1、定位体，2、上压机构A，3、侧压机构，4、上压机构B，5、机架 ，6、自适应下支撑机构 ，7、异形构件 ，8、电触头，9、电触头安装座，10、液压抱紧装置，11、电动推杆，12、蜗轮蜗杆装置，13、联轴器，14、电机。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明是这样来实现的，异形构件搅拌摩擦焊柔性工装夹具，整个机构主要由5个部分组成，分别为：定位体1、两套上压机构、自适应下支撑机构6、侧压机构3、机架5；所述自适应下支撑机构6包括电触头8、电触头安装座9、液压抱紧装置10、电动推杆11、蜗轮蜗杆装置12、联轴器13和电机14；其特征在于：机架5上左端设置有上压机构A2,右端设置有侧压机构3，机架5上中间设置有定位体1和自适应下支撑机构6，定位体1靠近机架5左端，侧压机构3上设置有上压机构B 4,异形构件7通过定位体1、自适应下支撑机构6定位，通过上压机构A 2、上压机构B 4和侧压机构3固定；自适应下支撑机构6上的电触头8连接电触头安装座9，电触头安装座9连接电动推杆11，电动推杆11上设置安装有抱紧装置10，电动推杆11连接蜗轮蜗杆装置12，蜗轮蜗杆装置12下端连接联轴器13，联轴器13连接电机14。
本发明的具体实施方法：根据构件的定位位置，配合定位体1，将异形构件7安放到位，电机14转动，通过联轴器13将旋转运动传递到蜗轮蜗杆装置12，蜗轮蜗杆装置12将旋转运动转变为直线运动，带动推杆11作直线运动，当电动推杆11向异形构件推进，电动推杆11顶端的电触头8接触到异形构件7，其中电触头8安装在电触头安装座9上，当电触头8与异形构件7形成回路，触发电动推杆11的控制信号，将电动推杆11停在触头8接触位置，完成异形构件7的单点支撑，依次其他四组支撑到位，五点包络形成异形构件仿形面，可完成异形构件7表面的支撑，通过抱紧装置10，锁紧推杆11，给异形构件的足够的支撑力。在完成异形构件7下表面的支撑后，通过上压机构A 2和上压机构B 4共同压紧异形构件，再利用侧压机构3配合定位体1完成异形构件7的侧向压紧，使得异形构件7完全压紧，满足搅拌摩擦焊全方位压紧的要求。
应用实例
发动机铝合金导向叶片的叶型和叶片镶条通过搅拌摩擦焊的方法进行连接。叶片镶条形状规则，但是，叶型呈不规则弧面状，而且毛坯件预加工尺寸不一致，根本无法通过仿形的办法制造出通用的叶型的支撑面。采用本发明的焊接夹具可以实现快速高效的装夹与定位。
本发明的效果：如果采用螺栓调节的方法对叶型面进行支撑，需4个人操作，8小时能焊4片叶片，而且产品的合格率不高，经常因装夹问题出现废品，合格率只有70%。采用该柔性工装后，待焊件定位精准、装夹方便，动作流畅。只需2人即可操作，8小时最多能焊8-10片叶片，效率提高2倍，而且焊件的合格率也由70%提高到90%。采用本发明后，定位精准、动作流畅、减小工人的劳动强度、提高经济效益。
Claims (1)
1.异形构件搅拌摩擦焊柔性工装夹具，整个机构主要由5个部分组成，分别为：定位体、两套上压机构、自适应下支撑机构、侧压机构、机架；所述自适应下支撑机构包括电触头、电触头安装座、液压抱紧装置、电动推杆、蜗轮蜗杆装置、联轴器和电机；其结构特征在于：机架上左端设置有上压机构A, 右端设置有侧压机构，机架上中间设置有定位体和自适应下支撑机构，定位体靠近机架左端，侧压机构上设置有上压机构B, 异形构件通过定位体、自适应下支撑机构定位，通过上压机构A、上压机构B 和侧压机构固定；自适应下支撑机构上的电触头连接电触头安装座，电触头安装座连接电动推杆，电动推杆上设置安装有抱紧装置，电动推杆连接蜗轮蜗杆装置，蜗轮蜗杆装置下端连接联轴器，联轴器连接电机；其中装夹与定位方法为，根据异形构件的定位位置，配合定位体，将异形构件安放到位，电动推杆向上移动，当电动推杆顶端的电触头接触到异形构件，电触头与异形构件形成回路，触发电动推杆的控制信号，将电动推杆停在型面位置，五点包络形成异形构件仿形面，液压抱紧装置锁紧电动推杆，实现异形构件的支撑，最后通过其他方向的压紧装置，完成异形构件的完全固定，满足搅拌摩擦焊装夹的要求，实现异形构件的装夹与定位。
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