CN107030430B - 一种薄板焊接用半自动焊接夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄板焊接用半自动焊接夹具，包括夹具架体，夹具架体的顶部设置有丝杠以及与丝杠的轴线平行的滑轨，丝杠上螺纹连接有螺母滑块，螺母滑块的端部套设在滑轨上，螺母滑块通过丝杠带动沿滑轨滑动；螺母滑块上安装有用于固定焊枪的焊枪夹紧装置，本发明具有轻便、可以吸附在焊件上，适用于直焊缝的半自动焊接，夹具可以便捷移动，焊完一段移动夹具，接着焊接下一段，可以焊接长直焊缝，焊枪的高度、角度可以随意调节，结合送丝机构，模拟焊接小车完成焊接。

Description

一种薄板焊接用半自动焊接夹具

技术领域

本发明属于焊接夹具技术领域，具体涉及一种薄板焊接用半自动焊接夹具。

背景技术

低碳钢薄板件因为它的特殊性能，在生活中具有广泛的用途，对它的焊接工艺优化的研究，具有深远的意义，但对现有焊接工艺总结，技术性参差不齐，要么是高端的机器人自动焊接，要么是手工焊接，低成本的焊接夹具使用率较少，人们的技术和成本的投入处于尴尬局势；焊接低碳钢薄板或者薄板件时，变形缺陷最难控制，焊接后金属必然会因为热胀冷缩翘曲，焊接后平板件可以压在铁块下面经过快速冷却达到防止变形目的，或者采用预留收缩量法，将衬底预先留出收缩余量。长焊缝对接焊接时最好先点焊，3mm以下的板应该每隔30～60mm顺序点焊一下，最后焊接长焊缝，可以有效预防焊接变形。焊后可进行适当的外力矫正，如锤击。

目前，焊接低碳钢薄板件，手工点焊较为便捷，但若想要获得长直焊缝，手工焊操作难度大，且焊接效率低，焊接缺陷多，焊缝不够美观，若是使用焊接小车，又太过笨重，适用性低，焊接不能灵活多变，而且，张国宏等人在《氩弧焊对人体的危害及防护》中指出，焊接弧光辐射主要有可见光、红外线和紫外线它们作用到人体上，被人体组织吸收，引起组织的热作用、光化学作用或电离作用，使人体组织受到损伤。

因此，研制一款适用于薄板件直焊缝的焊接夹具一方面可以减小人为因素对焊缝质量的影响，另一方面可以保护焊接工人免受弧光危害。

发明内容

本发明的目的是基于低碳钢薄板的焊接过程，提供一种薄板焊接用半自动焊接夹具，本发明的夹具具有轻便、可以吸附在焊件上，适用于直焊缝的半自动焊接，夹具可以便捷移动，焊完一段移动夹具，接着焊接下一段，可以焊接长直焊缝，焊枪的高度、角度可以随意调节，结合送丝机构，模拟焊接小车完成焊接。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种薄板焊接用半自动焊接夹具，包括夹具架体，夹具架体的顶部设置有丝杠以及与丝杠的轴线平行的滑轨，丝杠上螺纹连接有螺母滑块，螺母滑块的端部套设在滑轨上，螺母滑块通过丝杠带动沿滑轨滑动；螺母滑块上安装有用于固定焊枪的焊枪夹紧装置。

所述夹具架体底部设置有与工件固定的固定装置，固定装置为夹具吸盘，夹具吸盘共设置有四个，阵列分布在夹具架体底部。

所述螺母滑块的顶部设置有滑杆，上套设有可沿滑杆滑动的滑块，焊枪夹紧装置连接在滑块一侧，滑块另一侧连接有用于给焊枪提供焊丝的送丝头，送丝头的出丝口设置在焊枪喷嘴前方，送丝头与焊枪喷嘴之间距离为6~10mm。

滑杆一端与螺母滑块铰链接，伸缩杆的固定端固定在螺母滑块上，活动端连接在滑杆上，滑杆在伸缩杆的伸缩带动下摆动。

滑杆一端铰链接在螺母滑块上，螺母滑块上还设置有一与滑杆接触的凸轮机构，凸轮机构转动带动滑杆摆动。

所述滑轨设置有两条，分别设置在丝杠的轴向两侧。

所述丝杠的一端通过联轴器与步进电机输出端连接。

所述丝杠的一端连接有手摇柄。

所述伸缩杆为电动伸缩杆。

焊枪的手持部设置有振子，螺母滑块上设置有与振子对应的振动电磁铁，振动电磁铁驱动振子带动焊枪的摆动。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果，本发明的焊接夹具以丝杠带动螺母滑块平移，螺母滑块上安装的焊枪平移从而实现获得长直焊缝，本发明具有使用轻便操作简单，适用性强，用于直焊缝焊接；采用丝杠作为动力传递装置，平稳性好，丝杠轴向两侧的滑轨保证螺母滑块的平顺滑动。

焊枪通过滑块固定在滑杆上，通过滑块在滑杆上的上下移动，调整合适的位置，并进行固定，操作简单方便，滑杆与螺母滑块之间铰链接，通过凸轮机构或者伸缩杆控制滑杆的摆动。

夹具架体通过夹具吸盘固定在工件上，易操作，而且固定效果好，同时，本发明还具有组成简单，夹具造价低；可用步进电机程序模拟焊接小车，使焊枪做摆动焊接，可使焊接热源分散，随着焊枪摆动一部分热量预加热母材，一部分热量形成焊缝，有利于薄板的焊接，对防止焊穿有明显效果。

本发明优化了低碳钢薄板焊接工艺的主要过程，一定程度上解决了低碳钢薄板焊接缺陷的问题，并设计制造了薄板件的焊接夹具，该夹具操作简单，结构简单，造价低廉，可以满足大多数的焊接需要，可以极大地减弱焊接过程中弧光对焊接工人身体的伤害，若是继续优化夹具结构，可以配合激光头、双钨极氩弧焊、气焊等，来满足不同的工况，适合于大中小企业包括小型作坊及个人配备。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为焊接时焊枪与工件的位置关系图；

图4为焊接时焊枪与工件的位置关系图；

图5为焊枪摆动轨迹图；

图6为使用本发明装置进行焊接的工件。

附图中：1夹具吸盘；2夹具架体；3滑轨；4丝杆；5联轴器；6螺母滑块；7伸缩杆；8滑块；9滑杆；10焊枪；11送丝头；13振动电磁铁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

如图1和图2所示，本发明包括夹具架体2，夹具架体2的顶部设置有丝杠4和以及与丝杠4的轴线平行的滑轨3，滑轨3设置有两条，分别设置在丝杠4的轴向两侧；丝杠4上螺纹连接有螺母滑块6，螺母滑块6的端部套设在滑轨3上，螺母滑块6通过丝杠4带动沿滑轨3滑动；螺母滑块6上安装有用于固定焊枪的焊枪夹紧装置，夹具架体2底部设置有与工件固定的固定装置，固定装置为夹具吸盘1；

丝杠4的一端通过联轴器5与步进电机输出端连接，夹具架体2的滑轨3的一端安装于控制步进电机变换转动方向的换向开关，另一端安装有关停步进电机和送丝机构的终止开关，当然，丝杠4的一端也可以通过连接手摇柄实现传动，螺母滑块6的顶部设置有滑杆9，上套设有可沿滑杆9滑动的滑块8，焊枪夹紧装置连接在滑块8一侧，滑块8另一侧连接有送丝头11，送丝头11用于给焊枪10送焊丝，送丝头11的出丝口位于焊枪10喷嘴前方，从出丝口送出的焊丝位于焊枪10喷嘴的正前方，送丝头11与焊枪10喷嘴之间的距离为6~10mm。

在本发明的某一实施例中，滑杆9一端与螺母滑块6铰链接，伸缩杆7的固定端固定在螺母滑块6上，活动端连接在滑杆9上，滑杆9可在伸缩杆7的伸缩带动下摆动，伸缩杆7为电动伸缩杆；

在本发明的其他实施例中，滑杆9一端铰链接在螺母滑块6上，螺母滑块6上还设置有一与滑杆9接触的凸轮机构；在本发明的其他实施例中，焊枪10的手持部设置有振子，螺母滑块6上设置有与振子对应的振动电磁铁13，振动电磁铁13驱动振子带动焊枪10的摆动。

本发明使用方法如下：

首先松开吸盘螺母，使四个吸盘紧贴于焊件表面，并调节焊枪高度与角度，使焊枪钨极尖端与焊缝保持正确的距离与角度，如图3和图4所示，焊枪10与焊件之间的夹角为60°，调整完毕，将滑块8与滑杆9固定，焊枪夹紧装置夹紧焊枪10使焊枪固定，拧紧四个吸盘螺母，使吸盘紧紧吸附在焊件表面；

调整送丝头11，使送出的焊丝能处于正确位置（焊丝应刚好填在焊缝中，距离焊枪喷嘴6-10mm，钨极伸出喷嘴2-7mm，可以试送丝；

然后，移动螺母滑块6至焊接起始端附近，启动步进电机驱动丝杠4，使焊枪10走向焊接起始端，螺母滑块6喷到换向开关即达到起始端，此时步进电机反转，启动焊枪10，引弧稳定后，启动送丝机构通过送丝头11给焊枪10送丝，步进电机驱动焊枪10沿焊缝移动，开始焊接，当螺母滑块6碰到终止开关时送丝系统自动终止送丝，同时息弧，完成焊接。

对于超长焊缝不能一次焊接完成的情况，则卸下夹具，重复上述过程继续焊接。

如图5所示，为本发明的焊枪摆动轨迹图，通过控制伸缩杆7的伸缩带动滑杆9转动从而实现焊枪的摆动，本发明配备送丝机构，可实现自动送丝，焊丝的型号及送丝的速度影响焊缝的宽度，通过改变送丝的速度实现调节焊缝宽度的范围有限，所以简单的直线焊接无法满足不同焊接工件的焊接工艺要求。为了实现自动焊接设备的自动化焊接并提高自动化焊接程度，实现更宽范围的焊缝宽度控制，保证焊缝表面成形的匀称美观，保证焊接质量提高焊接效率，降低焊接缺陷，使得自动焊设备能适应不同工件焊接间隙及焊接工艺要求，必须设计焊枪摆动装置。同样焊枪摆动装置对于提高气体保护自动焊接机的自动化水平，拓展其使用范围，满足焊接工艺对气体保护自动焊接机更高层次的要求，促进焊接质量和工效的提高，都有着重要的意义，

从图6中可以看出，本发明焊接的外观质量高，焊接缺陷少。

本发明具有组成简单，夹具造价低，本发明的某一实施例中，控制系统由一个步进电机、一个20V直流电源、一个单片机最小系统板、一个l298n驱动板、一个按键控制板、两个限位换向开关、一个磁动开关（磁动开关作用是按下焊枪引弧开关）组成，造价500元左右。

Claims (7)

1.一种薄板焊接用半自动焊接夹具，其特征在于，包括夹具架体（2），夹具架体（2）的顶部设置有丝杠（4）以及与丝杠（4）的轴线平行的滑轨（3），丝杠（4）上螺纹连接有螺母滑块（6），螺母滑块（6）的端部套设在滑轨（3）上，螺母滑块（6）通过丝杠（4）带动沿滑轨（3）滑动；螺母滑块（6）上安装有用于固定焊枪的焊枪夹紧装置；

所述螺母滑块（6）的顶部设置有滑杆（9），上套设有可沿滑杆（9）滑动的滑块（8），焊枪夹紧装置连接在滑块（8）一侧，滑块（8）另一侧连接有用于给焊枪（10）提供焊丝的送丝头（11），送丝头（11）的出丝口设置在焊枪（10）喷嘴前方，送丝头（11）与焊枪（10）喷嘴之间距离为6~10mm；

滑杆（9）一端与螺母滑块（6）铰链接，伸缩杆（7）的固定端固定在螺母滑块（6）上，活动端连接在滑杆（9）上，滑杆（9）在伸缩杆（7）的伸缩带动下摆动。

2.根据权利要求1所述的一种薄板焊接用半自动焊接夹具，其特征在于，所述夹具架体（2）底部设置有与工件固定的固定装置，固定装置为夹具吸盘（1），夹具吸盘（1）共设置有四个，阵列分布在夹具架体（2）底部。

3.根据权利要求1所述的一种薄板焊接用半自动焊接夹具，其特征在于，所述滑轨（3）设置有两条，分别设置在丝杠（4）的轴向两侧。

4.根据权利要求1所述的一种薄板焊接用半自动焊接夹具，其特征在于，所述丝杠（4）的一端通过联轴器（5）与步进电机输出端连接。

5.根据权利要求1所述的一种薄板焊接用半自动焊接夹具，其特征在于，所述丝杠（4）的一端连接有手摇柄。

6.根据权利要求1所述的一种薄板焊接用半自动焊接夹具，其特征在于，所述伸缩杆（7）为电动伸缩杆。

7.根据权利要求1所述的一种薄板焊接用半自动焊接夹具，其特征在于，焊枪（10）的手持部设置有振子，螺母滑块（6）上设置有与振子对应的振动电磁铁（13），振动电磁铁（13）驱动振子带动焊枪（10）的摆动。