CN105583482A - 一种金属管材超声钎焊夹具 - Google Patents

一种金属管材超声钎焊夹具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属管材超声钎焊夹具，本发明设置两套夹具-，一套为刚性夹具，另一套为弹性夹具，刚性夹具对待焊管材中的一根实施刚性固定，弹性夹具对待焊管件中的另一根实施弹性约束，弹性夹具的两个夹持件中至少一个为弹性夹持件，弹性夹持件使弹性夹具在管材轴向上夹紧管材的同时，在平行于弹性夹具中夹持件的运动方向上即垂直于被夹持管材的轴向上具有一定的自由度，从而使管材在感应-超声复合钎焊工艺中，满足一根待焊管材被刚性约束，另一根待焊管材在非轴向方向上应具有一定自由度的要求，这样能保证钎缝中钎料合金的均匀性，以及缓解钎焊接头焊后的残余应力，有利于实现管材的高质量焊接。

Description

一种金属管材超声钎焊夹具
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种金属管材感应-超声复合钎焊夹具。
背景技术
铜、铝管材的钎焊是制冷家电产品如空调、冰箱、饮水机等制造过程中的一项重要工序。在众多的家电制造企业中，管材的钎焊连接大部分是采用人工火焰钎焊的方式来完成的。目前，人力成本的不断增长使得该劳动密集型工序给企业带来了日益剧增的成本压力。另一面，火焰钎焊工艺还存在耗能高、良品率低、环境污染大等问题，因此有必要对该工序进行自动化技术改造，并采用新的绿色、环保钎焊方法来取代目前的人工火焰钎焊工艺。
感应钎焊工艺能对钎焊接头进行局部、快速加热，能量利用率高、焊接速度快，且易于安装在机械手臂上以实现管材的自动化钎焊连接。特别地，采用感应加热并辅助超声波振动能实现管材的无钎剂钎焊，从而真正做到铜铝管材的绿色、高效、高质量钎焊连接。在感应-超声复合钎焊工艺中，钎料合金呈片状，预置于待焊管材之间的钎缝中。在焊接时，待焊管材中的一根将被施加垂直于管材轴向的超声振动，因此该根管材需要被刚性约束；而待焊管材中的另一根在非轴向方向上应具有一定的自由度，以保证焊接时钎缝中钎料合金的均匀性，以及缓解钎焊接头的残余应力。正因为如此，钎焊过程中对待焊管材进行选择性自动夹持是实现管材高质量、高效钎焊连接的关键，然而，现有技术中尚未发现为管材的感应-超声复合钎焊工艺设计的自动夹持装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于感应-超声复合钎焊工艺的管材夹持装置，该管材夹持装置可以自动对待焊管材中的一根实施刚性夹持，而对另一根实施弹性约束，提高管材焊接的质量和效率。
本发明通过如下技术方案解决其技术问题：一种金属管材超声钎焊夹具，包括并排设置、分别用于夹持两根待焊管材中的一根的两套夹具，其中一套为刚性夹具，另一套为弹性夹具，每套所述夹具由两个相对设置的夹持件构成，所述金属管材超声钎焊夹具还包括驱动机构，所述驱动机构与所述夹具相连，驱动各套夹具的两夹持件相向或背向运动以夹紧或松开两根待焊管材，所述弹性夹具的至少一个夹持件为弹性夹持件，所述弹性夹持件包括夹持座、弹簧、导杆和用于夹持待焊管材的夹持头，所述导杆平行于所述弹性夹具中夹持件的运动方向设置，所述导杆两端通过所述夹持座上的承托结构固定在所述夹持座上，所述夹持头上设有开孔，所述导杆从所述夹持头上的开孔中穿过，所述夹持头能沿所述导杆滑动地安装在所述夹持座上，所述弹簧套装在所述导杆上，一端与位于所述导杆一端的所述承托结构相抵，另一端抵在所述夹持头上以使所述夹持头与位于所述导杆另一端的所述承托结构相贴，从而使所述夹持头的夹持面与所述弹性夹具的另一个夹持件相近。
待焊的两管材放置好后，驱动机构驱动两夹具的夹持件相向运动，从而实现待焊管材的自动夹持。其中，刚性夹具用于刚性约束待焊的两根管材中的一根，弹性夹具用于弹性约束待焊管材中的另一根，弹性夹具的两个夹持件中至少一个为弹性夹持件，弹性夹持件使弹性夹具在管材轴向上夹紧管材的同时，在平行于弹性夹具中夹持件的运动方向上即垂直于被夹持管材的轴向上具有一定的自由度，从而使管材在感应-超声复合钎焊工艺中，满足一根待焊管材被刚性约束，另一根待焊管材在非轴向方向上应具有一定自由度的要求。
所述夹持座上位于所述导杆一端的承托结构通过螺栓固定在夹持座上。
所述底座顶面设有方形的凹槽，所述导杆固定在所述凹槽中，所述导杆的两端支撑在所述凹槽的两端面上，所述凹槽的端面即为所述承托结构，所述凹槽两侧面之间的距离与所述夹持头伸入所述凹槽套装在所述导杆上的部位的宽度适配，以使所述凹槽构成所述夹持头的导向槽，防止夹持头在沿所述导杆滑动的过程中错位。
作为本发明的优选实施方式：夹于两所述夹具中的待焊管材水平设置。
所述夹具每个夹持件的相对面上横向开有用于在周向上卡住待焊管材的V形结构的卡槽，所述卡槽构成所述夹具的夹持口。
所述刚性夹具夹持口的宽度大于所述弹性夹具。
所述刚性夹具夹持口的宽度范围为10-50mm，所述弹性夹具夹持口的宽度范围为5-10mm。
两套所述夹具夹持口之间的距离范围为30-80mm。
所述金属管材超声钎焊夹具还包括水平设置的底座，两套所述夹具均安装在所述底座上，所述驱动机构也安装在所述底座上，以使本发明具有很好的整体性。
所述夹具的两夹持件中一个固定在所述底座上，称为固定夹持件，另一个与所述驱动机构相连，称为活动夹持件，所述刚性夹具的固定夹持件和所述弹性夹具的固定夹持件并排固定在所述底座上，两所述夹具的活动夹持件连在一起后形成活动夹头，所述活动夹头固定在所述驱动机构上，该结构使本发明仅采用一个驱动机构即可实现对两待焊管材的同步夹持。
所述活动夹头通过螺栓固定在所述驱动机构上，以便根据待焊管材尺寸，更换适合的活动夹头。
所述弹性夹具的固定夹持件即为其弹性夹持件，所述弹性夹持件通过其夹持座固定在所述底座上。
所述驱动机构为气缸。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1)本发明金属管材超声钎焊夹具能对待焊管材中的一根实施刚性固定，这样有利于在该刚性固定的管材上施加超声振动，对另一根待焊管材实施弹性固定，这样能保证钎缝中钎料合金的均匀性，以及缓解钎焊接头焊后的残余应力，有利于实现管材的高质量焊接；
2）本发明金属管材超声钎焊夹具采用驱动机构驱动夹具实现管材的自动夹持，有利于提高管材的焊接效率；
3）本发明金属管材超声钎焊夹具的活动夹头可以根据待焊管材的尺寸灵活更换，适应性强。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的金属管材超声钎焊夹具的结构示意图；
图2为本发明较佳实施例的金属管材超声钎焊夹具的弹性夹持件的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和本发明的具体实施例，对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图1、2所示，本实施例的金属管材超声钎焊夹具主要由三部分组成：分别用于夹持两根待焊管材中的一根的两套夹具，用于驱动两套夹具运动从而实现管材的自动夹持的驱动机构，和用于安装所述夹具和所述驱动机构以使本发明金属管材超声钎焊夹具形成整体结构的底座3。
底座3水平设置，以使本发明金属管材超声钎焊夹具构成一用于夹持水平放置的待焊管材的夹具，符合绝大部分管材焊接时的实际情况。
本实施例中驱动机构由气缸1构成，气缸1两端通过凸台2固定在底座3上，本实施例利用气缸1实现待焊管材的自动夹持，以便提高焊接效率。
两套夹具并排设置底座3上。为满足感应-超声复合钎焊工艺中对待焊管材夹持的特许要求，两套夹具中一套为刚性夹具，另一套为弹性夹具。刚性夹具用于刚性约束待焊的两根管材中的一根，弹性夹具用于弹性约束待焊管材中的另一根。
每套夹具由两个相对设置的夹持件构成。夹具的每个夹持件的相对面上横向开有用于在周向上卡住待焊管材的V形结构的卡槽8，卡槽8构成夹具的夹持口，以便更好的夹持待焊管材。夹具的两夹持件中一个固定在底座3上，称为固定夹持件，即图1中的夹持件6、7，另一个与气缸1相连，称为活动夹持件。刚性夹具的固定夹持件6和弹性夹具的固定夹持件7并排固定在底座3上，两夹具的活动夹持件连在一起后形成活动夹头4，活动夹头4通过螺栓固定在气缸1的活塞杆5上。气缸1的活塞杆5伸缩运动，驱动两套夹具的两夹持件同步相向或背向运动从而夹紧或松开两根待焊管材。本实施例将两套夹具的活动夹持件连在一起形成一体结构的活动夹头4，使采用气缸1驱动活动夹头4运动，即可实现两待焊管材的同步夹持，精简了气缸的数量，有利于简化本发明的控制过程，节省成本。另外，本实施例的活动夹头4可拆卸式安装在气缸1的活塞杆5上，可方便根据待夹持的管材的尺寸灵活更换适配的活动夹头，使本发明的夹具具有更好的适应性。
本实施例中刚性夹具夹持口的宽度大于弹性夹具。刚性夹具夹持口的宽度范围为10-50mm，弹性夹具夹持口的宽度范围为5-10mm。两套夹具夹持口之间的距离范围为30-80mm。刚性夹持口的宽度大于弹性夹持口，以便更牢固的夹持承载超声振动的金属管材；刚性夹持口与弹性夹持口之间保持适当的距离，以便感应线圈能伸入两夹持口之间对钎焊接头进行加热。
为了使通过弹性夹具约束的待焊管材能在非轴向方向上具有一定的自由度，本实施例弹性夹具的两夹持件中一个为弹性夹持件，该弹性夹持件即为图1中弹性夹具的固定夹持件7。
弹性夹持件7的具体结构如图2所示，弹性夹持件7包括夹持座71、弹簧72、导杆73和夹持头74，弹性夹持件7的夹持口设置在夹持头74上，导杆73平行于弹性夹具中活动夹持件的运动方向设置，导杆73两端通过夹持座71上的承托结构75固定在夹持座71上，夹持头74上设有开孔，导杆73从夹持头74上的开孔中穿过，夹持头74能沿导杆73滑动地安装在夹持座71上，弹簧72套装在导杆73上，一端与位于导杆73一端的承托结构75相抵，另一端抵在夹持头74上以使夹持头74与位于导杆73另一端的承托结构75相贴，从而使夹持头74的夹持面与弹性夹具的另一个夹持件相近。夹持座71上位于导杆73一端的承托结构75通过螺栓76固定在夹持座71上。夹持座71顶面设有方形的凹槽77，导杆73固定在凹槽77中，导杆73的两端支撑在凹槽77的两端面上，凹槽77的端面即为承托结构75，凹槽77两侧面之间的距离与夹持头74伸入凹槽77套装在导杆73上的部位的宽度适配，以使凹槽77构成夹持头74的导向槽，防止夹持头74在沿导杆73滑动的过程中错位。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属管材超声钎焊夹具，其特征在于，包括并排设置、分别用于夹持两根待焊管材中的一根的两套夹具，其中一套为刚性夹具，另一套为弹性夹具，每套所述夹具由两个相对设置的夹持件构成，所述金属管材超声钎焊夹具还包括驱动机构，所述驱动机构与所述夹具相连，驱动各套夹具的两夹持件相向或背向运动以夹紧或松开两根待焊管材，所述弹性夹具的至少一个夹持件为弹性夹持件，所述弹性夹持件包括夹持座、弹簧、导杆和用于夹持待焊管材的夹持头，所述导杆平行于所述弹性夹具中夹持件的运动方向设置，所述导杆两端通过所述夹持座上的承托结构固定在所述夹持座上，所述夹持头上设有开孔，所述导杆从所述夹持头上的开孔中穿过，所述夹持头能沿所述导杆滑动地安装在所述夹持座上，所述弹簧套装在所述导杆上，一端与位于所述导杆一端的所述承托结构相抵，另一端抵在所述夹持头上以使所述夹持头与位于所述导杆另一端的所述承托结构相贴，从而使所述夹持头的夹持面与所述弹性夹具的另一个夹持件相近。
2.根据权利要求1所述的金属管材超声钎焊夹具，其特征在于，所述夹持座上位于所述导杆一端的承托结构通过螺栓固定在夹持座上；
所述底座顶面设有方形的凹槽，所述导杆固定在所述凹槽中，所述导杆的两端支撑在所述凹槽的两端面上，所述凹槽的端面即为所述承托结构，所述凹槽两侧面之间的距离与所述夹持头伸入所述凹槽套装在所述导杆上的部位的宽度适配，以使所述凹槽构成所述夹持头的导向槽，防止夹持头在沿所述导杆滑动的过程中错位。
3.根据权利要求1或2所述的金属管材超声钎焊夹具，其特征在于，夹于两所述夹具中的待焊管材水平设置。
4.根据权利要求3所述的金属管材超声钎焊夹具，其特征在于，所述夹具每个夹持件的相对面上横向开有用于在周向上卡住待焊管材的V形结构的卡槽，所述卡槽构成所述夹具的夹持口。
5.根据权利要求4所述的金属管材超声钎焊夹具，其特征在于，所述刚性夹具夹持口的宽度大于所述弹性夹具。
6.根据权利要求6所述的金属管材超声钎焊夹具，其特征在于，所述刚性夹具夹持口的宽度范围为10-50mm，所述弹性夹具夹持口的宽度范围为5-10mm；
两套所述夹具夹持口之间的距离范围为30-80mm。
7.根据权利要求6所述的金属管材超声钎焊夹具，其特征在于，所述金属管材超声钎焊夹具还包括水平设置的底座，两套所述夹具均安装在所述底座上，所述驱动机构也安装在所述底座上。
8.根据权利要求7所述的金属管材超声钎焊夹具，其特征在于，所述夹具的两夹持件中一个固定在所述底座上，称为固定夹持件，另一个与所述驱动机构相连，称为活动夹持件，所述刚性夹具的固定夹持件和所述弹性夹具的固定夹持件并排固定在所述底座上，两所述夹具的活动夹持件连在一起后形成活动夹头，所述活动夹头固定在所述驱动机构上。
9.根据权利要求8所述的金属管材超声钎焊夹具，其特征在于，所述活动夹头通过螺栓固定在所述驱动机构上。
10.根据权利要求9所述的金属管材超声钎焊夹具，其特征在于，所述弹性夹具的固定夹持件即为其弹性夹持件，所述弹性夹持件通过其夹持座固定在所述底座上。
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Address after: 510302 No. 204 Xingang West Road, Haizhu District, Guangzhou City, Guangdong Province

Patentee after: China Electrical Appliance Research Institute Co., Ltd.

Address before: 510302 No. 204 West Xingang Road, Guangdong, Guangzhou

Patentee before: China National Electric Apparatus Research Institute Co., Ltd.