CN109703037A - 一种焊接塑料和金属复合材料的装置 - Google Patents

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周宏建
袁承彬
石新华
段忠福
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Abstract

本发明公开了一种焊接塑料和金属复合材料的装置，本发明通过角度连接块使得焊接单元运动方向和振动方向呈45°角，焊头焊接端面两边与焊头轴线呈45°角，并通过焊头本体上的对称三角凸块结构的借平衡作用保证焊头振动方向与轴线保持一致，解决了用超声波系统焊接金属和塑料复合材料的问题，进一步扩大了超声波在工业焊接领域中的应用范围，解决了部分特殊材料对的工艺难题。

Description

一种焊接塑料和金属复合材料的装置
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种焊接塑料和金属复合材料的装置。
背景技术
目前，超声波焊接已经广泛应用于工业焊接领域。在焊接应用层面主要由两大类材料：金属和塑料。虽然用于两类材料的超声波焊接发生设备原理基本相同，但是实际焊接机理却有很大区别。金属材料的焊接主要是靠高频振动带来的摩擦产生热量，从而激发金属原子的活性，在压力的作用下相互渗透，行程焊点。这类焊接机理需要焊接压力和超声振动呈垂直方向，故焊接单元需要横向作用于被焊产品，即要躺下来，而塑料焊接主要是靠焊头高频拍打焊接产品，在焊接产品接缝处利用空气的高声阻产生大量的热，从而将接缝处塑料完全熔融，已达到焊接的目的，这类焊接机理需要焊接压力和超声振动呈水平方向，故焊接单元需要纵向作用于被焊工件，即要竖起来。由于这个巨大的差异，当遇到需要焊接既有金属又有塑料的产品时，用现有的超声波焊接设备均无法满足需要。一种新型的超声波应用焊接装置就显得非常必要。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题，而提供一种焊接塑料和金属复合材料的装置。
为了解决上述问题，本发明提供了一种技术方案：一种焊接塑料和金属复合材料的装置，包括：焊接机架主体和气缸，所述气缸设置在焊接机架主体左侧腔室中，其创新点在于：还包括套筒夹具、套筒、换能器、夹具支撑座、角度连接块、信号控制线接口、固定底脚、底座支撑块架、前底座支撑滑块、底座、砧座和超声波焊头；所述角度连接块的底面和顶面之间的夹角为45°；所述焊接机架主体的右侧面上连接有一个信号控制线接口；所述焊接机架主体下表面上连接有四个固定底脚；所述角度连接块固定连接在气缸的输出轴上；所述角度连接块上固定连接有一个夹具支撑座；所述夹具支撑座上固定连接有一个套筒夹具；所述套筒夹具中固定连接有一个套筒，所述套筒上端固定连接有一个换能器，所述所述套筒下端固定连接有一个超声波焊头；所述焊接机架主体左侧面上固定连接有一个底座支撑块架，所述底座通过前底座支撑滑块固定连接在底座支撑块架中；所述底座中设有一个砧座，所述砧座位于超声波焊头正下方。
作为优选，所述超声波焊头的具体结构为：包括焊接端面、圆弧过渡面、三角凸块、焊头输入端、第一过渡面、第二过渡面、焊头输出端和焊头前端；所述焊头输入端一端固定连接在套筒上，所述焊头输入端的另一端上整体成型有一个焊头输出端；所述焊头输出端上整体成型有一个焊头前端；所述焊头输出端的上、下表面上均设有锥形的焊接端面；所述焊头输入端的上、下表面上均整体成型有一个三角凸块；所述焊头输入端与焊头输出端的连接处的上、下表面均设有圆弧过渡面，所述焊头输入端与焊头输出端的连接处的前、后表面均设有第二过渡面；所述焊头输入端前、后表面上均设有一个第一过渡面，所述第一过渡面与对应的第二过渡面相连接在一起。
作为优选，所述套筒夹具呈凹字状。
作为优选，所述砧座上设有防滑纹。
本发明的有益效果：本发明通过角度连接块使得焊接单元运动方向和振动方向呈45°角，焊头焊接端面两边与焊头轴线呈45°角，并通过焊头本体上的对称三角凸块结构的借平衡作用保证焊头振动方向与轴线保持一致，解决了用超声波系统焊接金属和塑料复合材料的问题，进一步扩大了超声波在工业焊接领域中的应用范围，解决了部分特殊材料对的工艺难题。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明超声波焊头的结构示意图。
1-套筒夹具；2-套筒；3-换能器；4-夹具支撑座；5-角度连接块；6-焊接机架主体；7-信号控制线接口；8-固定底脚；9-底座支撑块架；10-前底座支撑滑块；11-底座；12-砧座；13-超声波焊头；131-焊接端面；132-圆弧过渡面；133-三角凸块；134-焊头输入端；135-第一过渡面；136-第二过渡面；137-焊头输出端；138-焊头前端；14-气缸。
具体实施方式
如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种焊接塑料和金属复合材料的装置，包括：焊接机架主体6和气缸14，所述气缸14设置在焊接机架主体6左侧腔室中，还包括套筒夹具1、套筒2、换能器3、夹具支撑座4、角度连接块5、信号控制线接口7、固定底脚8、底座支撑块架9、前底座支撑滑块10、底座11、砧座12和超声波焊头13；所述角度连接块5的底面和顶面之间的夹角为45°；所述焊接机架主体6的右侧面上连接有一个信号控制线接口7；所述焊接机架主体6下表面上连接有四个固定底脚8；所述角度连接块5固定连接在气缸14的输出轴上；所述角度连接块5上固定连接有一个夹具支撑座4；所述夹具支撑座4上固定连接有一个套筒夹具1；所述套筒夹具1中固定连接有一个套筒2，所述套筒2上端固定连接有一个换能器3，所述所述套筒2下端固定连接有一个超声波焊头13；所述焊接机架主体6左侧面上固定连接有一个底座支撑块架9，所述底座11通过前底座支撑滑块10固定连接在底座支撑块架9中；所述底座11中设有一个砧座12，所述砧座12位于超声波焊头13正下方。
如图2所示，所述超声波焊头13的具体结构为：包括焊接端面131、圆弧过渡面132、三角凸块133、焊头输入端134、第一过渡面135、第二过渡面136、焊头输出端137和焊头前端138；所述焊头输入端134一端固定连接在套筒2上，所述焊头输入端134的另一端上整体成型有一个焊头输出端137；所述焊头输出端137上整体成型有一个焊头前端138；所述焊头输出端137的上、下表面上均设有锥形的焊接端面131；所述焊头输入端134的上、下表面上均整体成型有一个三角凸块133；所述焊头输入端134与焊头输出端137的连接处的上、下表面均设有圆弧过渡面132，所述焊头输入端134与焊头输出端137的连接处的前、后表面均设有第二过渡面136；所述焊头输入端134前、后表面上均设有一个第一过渡面135，所述第一过渡面135与对应的第二过渡面136相连接在一起。
其中，所述套筒夹具1呈凹字状；所述砧座12上设有防滑纹。
本发明的使用状态为：发明通过角度连接块使得焊接单元运动方向和振动方向呈45°角，焊头焊接端面两边与焊头轴线呈45°角，并通过焊头本体上的对称三角凸块结构的借平衡作用保证焊头振动方向与轴线保持一致，解决了用超声波系统焊接金属和塑料复合材料的问题，进一步扩大了超声波在工业焊接领域中的应用范围，解决了部分特殊材料对的工艺难题。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种焊接塑料和金属复合材料的装置，包括：焊接机架主体(6)和气缸(14)，所述气缸(14)设置在焊接机架主体(6)左侧腔室中，其特征在于：还包括套筒夹具(1)、套筒(2)、换能器(3)、夹具支撑座(4)、角度连接块(5)、信号控制线接口(7)、固定底脚(8)、底座支撑块架(9)、前底座支撑滑块(10)、底座(11)、砧座(12)和超声波焊头(13)；
所述角度连接块(5)的底面和顶面之间的夹角为45°；
所述焊接机架主体(6)的右侧面上连接有一个信号控制线接口(7)；
所述焊接机架主体(6)下表面上连接有四个固定底脚(8)；
所述角度连接块(5)固定连接在气缸(14)的输出轴上；
所述角度连接块(5)上固定连接有一个夹具支撑座(4)；
所述夹具支撑座(4)上固定连接有一个套筒夹具(1)；
所述套筒夹具(1)中固定连接有一个套筒(2)，所述套筒(2)上端固定连接有一个换能器(3)，所述所述套筒(2)下端固定连接有一个超声波焊头(13)；
所述焊接机架主体(6)左侧面上固定连接有一个底座支撑块架(9)，所述底座(11)通过前底座支撑滑块(10)固定连接在底座支撑块架(9)中；
所述底座(11)中设有一个砧座(12)，所述砧座(12)位于超声波焊头(13)正下方。
2.根据权利要求1所述的一种焊接塑料和金属复合材料的装置，其特征在于：所述超声波焊头(13)的具体结构为：包括焊接端面(131)、圆弧过渡面(132)、三角凸块(133)、焊头输入端(134)、第一过渡面(135)、第二过渡面(136)、焊头输出端(137)和焊头前端(138)；
所述焊头输入端(134)一端固定连接在套筒(2)上，所述焊头输入端(134)的另一端上整体成型有一个焊头输出端(137)；
所述焊头输出端(137)上整体成型有一个焊头前端(138)；
所述焊头输出端(137)的上、下表面上均设有锥形的焊接端面(131)；
所述焊头输入端(134)的上、下表面上均整体成型有一个三角凸块(133)；
所述焊头输入端(134)与焊头输出端(137)的连接处的上、下表面均设有圆弧过渡面(132)，所述焊头输入端(134)与焊头输出端(137)的连接处的前、后表面均设有第二过渡面(136)；
所述焊头输入端(134)前、后表面上均设有一个第一过渡面(135)，所述第一过渡面(135)与对应的第二过渡面(136)相连接在一起。
3.根据权利要求1所述的一种焊接塑料和金属复合材料的装置，其特征在于：所述套筒夹具(1)呈凹字状。
4.根据权利要求1所述的一种焊接塑料和金属复合材料的装置，其特征在于：所述砧座(12)上设有防滑纹。
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