CN105127587B - 一种惯性摩擦焊接用夹持冲切夹具 - Google Patents

Abstract

本发明为一种惯性摩擦焊接用夹持冲切夹具，夹持冲切夹具包括：夹具底座，夹具底座设有用于穿设被加工件的贯通的第一通道；冲切芯，冲切芯可拆卸地固定在夹具底座上，并位于第一通道的一端外部；冲切芯设有与第一通道同轴线的用于穿设被加工件的第二通道；第一通道的内径大于第二通道的内径。本发明的冲切芯磨损后，更换方便，不用更换整个夹具，延长夹具的使用寿命，节省了成本。夹具采用分体式不等内径结构，在冲切碎屑最容易堆积的部位增大内孔尺寸，避免了零件装夹困难的问题。冲切芯采用半螺旋形或凸起形结构，能够有效的将焊接飞边剪碎，避免粘在冲切芯的内孔中，延长了冲切芯的使用寿命。

Description

一种惯性摩擦焊接用夹持冲切夹具

技术领域

本发明是关于一种用在惯性摩擦焊机上的焊接夹具，尤其涉及一种惯性摩擦焊接用夹持冲切夹具。

背景技术

惯性摩擦焊是通过在待焊材料之间摩擦，产生热量，在顶锻力的作用下材料发生塑性变形进而实现连接的方法。惯性摩擦焊完成后，在连接的两部分之间会产生焊接飞边。零件焊接飞边的去除有两种方式。大型零件一般采用车削去飞边的方式，而小型零件(如双金属铆钉)由于尺寸较小且需要批量化生产，因此通常在夹持工装上直接进行冲切焊接飞边。零件在焊接完成后，需将焊接飞边去掉才能取下零件。目前去除飞边的方法，基本上都是在冲切销的作用下，使焊接飞边与冲切夹具接触，在剪切作用力下使飞边从焊接件上整体脱落，零件随之掉落，完成整个零件焊接过程。现有的冲切夹具均为一体式结构设计，且夹具内孔为直壁形，为了保持焊接零件同心度等焊接质量，夹具内孔的直径稍大于零件直径。在零件冲切过程中由于夹具与飞边接触的刃口处极易磨损，且钛合金等粘性材料也极易与冲切模具的内孔产生粘连，从而造成部分飞边随零件塞入夹具内孔中，零件再次装夹时非常困难，无法进行连续生产。此时就需要将整个夹具更换，造成了成本和效率的极大浪费。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种惯性摩擦焊接用夹持冲切夹具，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种惯性摩擦焊接用夹持冲切夹具，采用分体结构，冲切芯磨损后更换方便，不用更换整个夹具，延长夹具的使用寿命，节省成本。

本发明的另一目的在于提供一种惯性摩擦焊接用夹持冲切夹具，能有效地将焊接飞边剪碎，避免焊接飞边的碎屑粘附而影响零件装夹。

本发明的目的是这样实现的，一种惯性摩擦焊接用夹持冲切夹具，所述夹持冲切夹具包括：夹具底座，所述夹具底座设有用于穿设被加工件的贯通的第一通道；

冲切芯，所述冲切芯可拆卸地固定在所述夹具底座上，并位于所述第一通道的一端外部；所述冲切芯设有与所述第一通道同轴线的用于穿设被加工件的第二通道；所述第一通道的内径大于所述第二通道的内径。

在本发明的一较佳实施方式中，夹具底座上位于所述第一通道的一端处设有安装槽，所述冲切芯设置在所述安装槽中并通过紧固螺栓固定；所述第二通道的第一端与所述第一通道邻接，所述第二通道的第二端朝向所述夹持冲切夹具的外侧。

在本发明的一较佳实施方式中，第二通道的第二端的边缘形成剪切刃口；所述剪切刃口所在的面为沿所述第二通道的轴向向第二端外侧凸起的面。

在本发明的一较佳实施方式中，冲切芯为圆盘形，所述冲切芯的第一面为平面，所述第二通道的第一端位于所述冲切芯的第一面；所述冲切芯的第二面为沿所述第二通道的轴向向第二端外侧凸起的圆锥形斜面，所述第二通道的第二端以及所述剪切刃口位于所述圆锥形斜面。

在本发明的一较佳实施方式中，第二通道的第二端的边缘形成剪切刃口；所述剪切刃口包括两段，每一段剪切刃口为半螺旋形，两段半螺旋形剪切刃口围绕所述第二通道的轴线呈中心对称分布。

在本发明的一较佳实施方式中，冲切芯为圆盘形，所述冲切芯的第一面为平面，所述第二通道的第一端位于所述冲切芯的第一面；所述冲切芯的第二面为一对半螺旋形面，所述第二通道的第二端以及所述剪切刃口位于所述一对半螺旋形面。

在本发明的一较佳实施方式中，第一通道和第二通道均为圆形通孔；所述第二通道的内径比被加工件的外径大0.02mm～0.05mm；所述第一通道的内径比被加工件的外径至少大1mm。

在本发明的一较佳实施方式中，第二通道为圆形通孔；所述第二通道的内径比被加工件的外径大0.02mm～0.05mm；所述第一通道为锥形通孔，所述第一通道具有大内径端和小内径端，所述大内径端邻接所述第二通道，所述小内径端的内径大于所述第二通道的内径。

在本发明的一较佳实施方式中，第二通道为圆形通孔；所述第二通道的内径比被加工件的外径大0.02mm～0.05mm；所述第一通道为阶梯形通孔；所述第一通道具有大内径端和小内径端，所述大内径端邻接所述第二通道，所述小内径端的内径大于所述第二通道的内径。

在本发明的一较佳实施方式中，所述冲切芯由硬度大于HRA80的材料制成。

由上所述，本发明涉及一种新结构新材料的惯性摩擦焊机的夹持冲切夹具，可用于钛合金等粘性材料的小型零件焊接夹持及焊接后飞边的冲切，满足连续批量生产需要。冲切芯磨损后，更换方便，不用更换整个夹具，延长夹具的使用寿命，节省了成本。夹具采用分体式不等内径结构，在冲切碎屑最容易堆积的部位增大内孔尺寸，避免了零件装夹困难的问题。冲切芯采用半螺旋形或凸起形结构，能够有效的将焊接飞边剪碎，避免粘在冲切芯的内孔中，延长了冲切芯的使用寿命。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明夹持冲切夹具的结构示意图。

图2A、图2B：为本发明中冲切芯凸起的剪切刃口结构示意图。

图3A、图3B：为本发明中冲切芯半螺旋形剪切刃口的结构示意图。

图4：为本发明中夹具底座的结构示意图。

图5：为本发明夹持冲切夹具的工作示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供了一种惯性摩擦焊接用夹持冲切夹具10，用于焊接杆状的小型零件，例如双金属铆钉，在焊接完成后能继续将焊接飞边切除。与现有技术不同的是，该夹持冲切夹具10包括可拆卸、分体设计的夹具底座1和冲切芯2。夹具底座1设有用于穿设被加工件的第一通道11。杆状的被加工件a具有各种形状的头部如沉头、平头等，头部的直径大于杆部的直径。被加工件a穿过该第一通道11，被加工件a的头部直径大于第一通道11的内径，因此，被加工件a的头部一端抵靠在第一通道11一端的夹具底座1表面并被压紧定位在该夹具底座1上，以便进行摩擦焊接。冲切芯2可拆卸地固定在夹具底座1上，冲切芯2设有与第一通道11同轴线的用于穿设被加工件a的第二通道21。被加工件a的杆部穿过第一通道11和第二通道21后伸出到该夹持冲切夹具10的外部，第一通道11的内径大于第二通道21的内径。

如图5所示，使用时，本发明的夹持冲切夹具10连接在惯性摩擦焊接机上，将杆状的被加工件a穿过第一通道11和第二通道21后定位固定，与另一被焊接件同轴对接焊在一起，焊接后会在焊缝周围产生一圈飞边9，然后用冲切销b对焊接完成的零件施加一个轴向的推力，该轴向推力使焊接完成的零件向后退出该夹持冲切夹具10，由于飞边9的直径大于第二通道21的内径，飞边9被冲切芯2产生的剪切力给剪掉，脱离零件。零件随之从冲切夹具上脱落，整个冲切过程完成。由于采用分体结构，冲切芯2磨损后更换方便，不用更换整个夹具，延长夹具的使用寿命，节省成本。第一通道11的内径大于第二通道21的内径，避免焊接飞边9的碎屑粘附而影响零件装夹。

进一步，如图2A、图2B所示，第二通道21的第二端的边缘形成剪切刃口211；剪切刃口211凸起在冲切芯2的端面，剪切刃口211所在的面为沿第二通道21的轴向向第二端外侧凸起的面。冲切芯2为圆盘形，冲切芯2的中央有一圆形通孔，该圆形通孔形成第二通道21。冲切芯2的一面为平面，第二通道21的第一端位于该平面上；冲切芯2的另一面为沿第二通道21的轴向向第二端外侧凸起的圆锥形斜面(或弧形面)，第二通道21的第二端位于该圆锥形斜面(或弧形面)上，也即剪切刃口211位于该圆锥形斜面(或弧形面)上。从剪切刃口211向外，冲切芯2沿第二通道21轴向的厚度逐渐减小，形成凸起的剪切刃口211。或者，如图3A、图3B所示在另一种实施方式中，剪切刃口211包括两段，每一段剪切刃口211为半螺旋形，两段半螺旋形剪切刃口211围绕第二通道21的轴线呈中心对称分布。冲切芯2为圆盘形，冲切芯2的第一面为平面，第二通道21的第一端位于冲切芯2的第一面；冲切芯2的第二面为一对半螺旋形面，一对半螺旋形面是由两半对称的半螺旋形面关于第二通道21的轴线呈中心对称分布形成，第二通道21的第二端以及剪切刃口211位于一对半螺旋形面。

冲切芯2的剪切刃口211采用凸起或者半螺旋形，能有效地将焊接飞边9剪碎，焊接飞边9在轴向力作用下受到冲切芯2剪切力的作用会直接破碎从焊接零件上脱落，不会套在冲切销b上，同时也避免粘在冲切芯2的内孔中，延长了冲切芯2的使用寿命。

作为本发明的一个具体实施例，如图4所示，夹具底座1具有一个圆形底盘12，圆形底盘12上同轴一体形成有一个圆柱凸台13，圆形底盘12的直径大于圆柱凸台13的外径，在圆形底盘12和圆柱凸台13的中央设有一个贯通的圆形通孔或锥形通孔或阶梯形通孔以形成第一通道11，第一通道11一端的圆柱凸台13上设有一个凹槽131，该凹槽131用于放置被加工件a的头部。第一通道11另一端的圆形底盘12上设有圆形安装槽14，圆盘形冲切芯2设置在安装槽14中。在安装槽14的圆周方向均匀设有多个沿圆形底盘12径向延伸的螺纹孔15，紧固螺栓16螺纹连接在每个螺纹孔15中，从冲切芯2的圆周侧面将冲切芯2紧固在安装槽14中；松开紧固螺栓16可以更换冲切芯2。冲切芯2的中央设有一个圆形通孔形成第二通道21，冲切芯2安装在安装槽14中后，第二通道21的第一端与第一通道11邻接，第二通道21的第二端朝向夹持冲切夹具10的外侧。

在一个实施方式中，第一通道11和第二通道21均为圆形通孔，如图1所示；第二通道21的内径比被加工件a的外径大0.02mm～0.05mm；第一通道11的内径比被加工件a的外径至少大1mm。

在另一实施方式中，第二通道21为圆形通孔；第二通道21的内径比被加工件a的外径大0.02mm～0.05mm；第一通道11为锥形通孔，如图4所示，第一通道11具有大内径端和小内径端，大内径端邻接第二通道21，小内径端的内径大于第二通道21的内径。

在另一实施方式中，第二通道21为圆形通孔；第二通道21的内径比被加工件a的外径大0.02mm～0.05mm；第一通道11为阶梯形通孔；第一通道11具有大内径端和小内径端，大内径端邻接第二通道21，小内径端的内径大于第二通道21的内径。

用于穿设被加工件a的第一通道11和第二通道21采用不等径结构设计，第一通道11的内径大于第二通道21的内径，这样可以有效地缓解冲切时飞边9碎屑对第一通道11和第二通道21的粘连和阻塞，保证第一通道11和第二通道21上下料顺畅，便于实现连续焊接。

进一步，冲切芯2由硬度大于HRA80的材料制成，可以采用硬质合金制造，增加了冲切夹具耐用度。

由上，本发明涉及一种新结构新材料的惯性摩擦焊机的夹持冲切夹具，可用于钛合金等粘性材料的小型零件焊接夹持及焊接后飞边的冲切，满足连续批量生产需要。冲切芯磨损后，更换方便，不用更换整个夹具，延长夹具的使用寿命，节省了成本。夹具采用分体式不等内径结构，在冲切碎屑最容易堆积的部位增大内孔尺寸，避免了零件装夹困难的问题。冲切芯采用半螺旋形或凸起形结构，能够有效的将焊接飞边剪碎，避免粘在冲切芯的内孔中，延长了冲切芯的使用寿命。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种惯性摩擦焊接用夹持冲切夹具，其特征在于，所述夹持冲切夹具包括：夹具底座，所述夹具底座设有用于穿设被加工件的贯通的第一通道；

冲切芯，所述冲切芯可拆卸地固定在所述夹具底座上，并位于所述第一通道的一端外部；所述冲切芯设有与所述第一通道同轴线的用于穿设被加工件的第二通道；所述第一通道的内径大于所述第二通道的内径；所述第二通道的第一端与所述第一通道邻接，所述第二通道的第二端朝向所述夹持冲切夹具的外侧；所述第二通道的第二端的边缘形成剪切刃口；所述剪切刃口包括两段，每一段剪切刃口为半螺旋形，两段半螺旋形剪切刃口围绕所述第二通道的轴线呈中心对称分布；所述第二通道为圆形通孔；所述第二通道的内径比被加工件的外径大0.02mm～0.05mm；所述第一通道为锥形通孔，所述第一通道具有大内径端和小内径端，所述大内径端邻接所述第二通道，所述小内径端的内径大于所述第二通道的内径。

2.如权利要求1所述的惯性摩擦焊接用夹持冲切夹具，其特征在于，所述夹具底座上位于所述第一通道的一端处设有安装槽，所述冲切芯设置在所述安装槽中并通过紧固螺栓固定。

3.如权利要求2所述的惯性摩擦焊接用夹持冲切夹具，其特征在于，所述冲切芯为圆盘形，所述冲切芯的第一面为平面，所述第二通道的第一端位于所述冲切芯的第一面；所述冲切芯的第二面为一对半螺旋形面，所述第二通道的第二端以及所述剪切刃口位于所述一对半螺旋形面。

4.如权利要求1至3任一项所述的惯性摩擦焊接用夹持冲切夹具，其特征在于，所述冲切芯由硬度大于HRA80的材料制成。