CN110193659B - 用于搅拌摩擦焊的夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于搅拌摩擦焊的夹具，用以夹紧待焊接的框架与铝板，框架包括多个平行且间隔排列的横梁、将多个横梁的端部依次连接的纵梁；用于搅拌摩擦焊的夹具包括：底座；支撑架，设于底座上，用以支撑框架与铝板；定位结构，设于底座与框架之间以定位框架；压紧机构，转动连接于底座上，以压紧框架与铝板；翻转驱动机构，固定于底座上，且用以驱动压紧机构翻转；精准定位框架，保证框架与铝板完全定位好，避免因定位问题而影响焊接质量，同时，减少人工操作，提高焊接效率，且压紧机构能够提供足够大的压紧力，以防焊接过程中框架与铝板之间的间隙发生改变，进一步提高焊接质量。

Description

用于搅拌摩擦焊的夹具

技术领域

本发明涉及焊接领域，尤其涉及一种用于搅拌摩擦焊的夹具。

背景技术

搅拌摩擦焊是指利用高速旋转的搅拌针与被焊工件摩擦产生热量使被焊工件局部塑性化，当搅拌针沿着工件向前移动时，被塑性化的材料在搅拌针的转动摩擦力作用下由搅拌针的前部流向后部，并在搅拌针的挤压下形成致密的搅拌摩擦焊焊缝。

搅拌摩擦焊对设备的要求并不高，但是，焊接设备及夹具的刚性是极端重要的。传统的搅拌摩擦焊的夹具存在以下缺点：1)如果待焊的板材的外形尺寸都比较相似，传统的夹具缺少合理、正确的防错结构；2)传统的夹具夹紧力不够，而，搅拌摩擦焊中的搅拌针的下压力就1T，在这么大的压力的情况下，焊接过程中板材会由于形变等其他原因导致它们之间的间隙发生改变，影响焊接质量；3)传统的夹具无反变形功能，使得焊接产品的质量无法满足客户要求等。

有鉴于此，有必要提供一种新的用于搅拌摩擦焊的夹具以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于搅拌摩擦焊的夹具。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种用于搅拌摩擦焊的夹具，用以夹紧待焊接的框架与铝板；所述用于搅拌摩擦焊的夹具包括：底座；支撑架，设于所述底座上，用以支撑所述框架与所述铝板；定位结构，设于所述底座与所述框架之间以定位所述框架；压紧机构，转动连接于所述底座上，以压紧所述框架与所述铝板；翻转驱动机构，固定于所述底座上，且用以驱动所述压紧机构翻转。

作为本发明的进一步改进，所述定位结构包括连接于所述框架的周缘且具有定位孔的安装条、设于所述底座上以与所述定位孔相配合的定位销。

作为本发明的进一步改进，所述压紧机构包括转动连接于所述底座上且用以压紧所述框架的压紧框、连接于所述压紧框上以压紧所述铝板的压紧板；所述翻转驱动机构作用于所述压紧框。

作为本发明的进一步改进，所述框架包括多个平行且间隔排列的横梁、将多个所述横梁的端部依次连接的纵梁；所述压紧框包括与所述纵梁相对应的纵梁压紧框、与所述横梁相对应的横梁压紧框，所述压紧机构还包括多个分设于所述纵梁压紧框和/或所述横梁压紧框上的辅助压紧件。

作为本发明的进一步改进，所述辅助压紧件为碟簧和/或下压油缸。

作为本发明的进一步改进，所述压紧机构还包括设于所述支撑架上与所述铝板对应的位置处的磁铁、将所述压紧板活动连接至所述压紧框上的连接结构，所述磁铁用以吸合所述压紧板使所述压紧板压紧所述铝板。

作为本发明的进一步改进，所述连接结构包括设于所述压紧板与所述压紧框中的一个上的可伸缩的插销、用以驱动所述插销伸缩的驱动件、设于另一个上的与所述插销相配合的插销座。

作为本发明的进一步改进，所述压紧框包括转动端、与所述转动端相对设置的自由端；所述压紧机构还包括设于所述底座上用以锁定所述自由端的多个锁紧件。

作为本发明的进一步改进，所述锁紧件包括与所述自由端相配合的锁紧块、设于所述底座上以驱动所述锁紧块转动的驱动件。

作为本发明的进一步改进，所述用于搅拌摩擦焊的夹具还包括设于所述底座上用以引导所述框架支撑于所述支撑架上的引导件。

作为本发明的进一步改进，所述用于搅拌摩擦焊的夹具还包括设于所述底座上且用以限位所述压紧机构的翻转位置的限位件。

本发明的有益效果是：本发明的用于搅拌摩擦焊的夹具通过设置定位结构精准定位所述框架，保证所述框架与所述铝板完全定位好，避免因定位问题而影响焊接质量，同时，通过翻转驱动机构自动驱动所述压紧机构压紧所述框架以及所述铝板，减少人工操作，提高焊接效率，且所述压紧机构能够提供足够大的压紧力，以防焊接过程中所述框架与所述铝板之间的间隙发生改变，进一步提高焊接质量。

附图说明

图1是本发明中的用于搅拌摩擦焊的夹具夹紧框架与铝板后的结构示意图。

图2是图1中的焊接完成后的电池盒的结构示意图。

图3是图1中的用于搅拌摩擦焊的夹具的结构示意图。

图4是图3中A处的放大结构示意图。

图5是图3中B处的放大结构示意图。

图6是图3中的横梁压紧框的结构示意图。

图7是图3中的纵梁压紧框的结构示意图。

图8是图3中的用于搅拌摩擦焊的夹具去除压紧框与压紧板后的分解图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述，请参照图1至图8所示，为本发明的较佳实施方式。但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“高度”、等指示的方位或位置关系为基所述用于搅拌摩擦焊的夹具正常使用时的方位或位置关系，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。

同时，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应作广义理解，例如，连接可以是直接连接或者通过中间媒介间接连接，可以是固定连接也可以是活动连接或者可拆卸连接或者一体式连接。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。

请参阅图1-图3所示，本发明提供一种用于搅拌摩擦焊的夹具100，用以夹紧待焊接的框架10与铝板20，以利于后续的焊接，提高焊接质量。

本发明的实施方式中，以所述框架与铝板焊接形成汽车电池盒200为例进行具体阐述，但应当说明的是，在下述的实施方式中所涉及的技艺精神并不限于所述汽车电池盒200的夹紧以及焊接。

具体地，所请参图2所示，述框架10包括多个平行且间隔排列的横梁101、将多个所述横梁101的端部依次连接的纵梁102。一般地，所述汽车电池盒200中的框架10包括五个所述横梁101、两个所述纵梁102，且，所述汽车电池盒200包括四块并排设置的铝板20，通过将所述铝板20与所述框架10焊接在一起形成所述汽车电池盒200。

进一步地，请参图1-图8所示，所述用于搅拌摩擦焊的夹具100包括底座1、设于所述底座1上的支撑架2、设于所述底座1与所述框架10之间以定位所述框架10的定位结构3、转动连接于所述底座1上以压紧所述框架10与所述铝板20的压紧机构4、用以驱动所述压紧机构4翻转的翻转驱动机构5、以及控制单元，所述翻转驱动机构5与所述控制单元通讯连接，通过设置所述定位结构3精准定位所述框架10，保证所述框架10与所述铝板20完全定位好，避免因定位问题而影响焊接质量，同时，通过翻转驱动机构5自动驱动所述压紧机构4压紧所述框架10以及所述铝板20，减少人工操作，提高焊接效率，且所述压紧机构4能够提供足够大的压紧力，以防焊接过程中所述框架10与所述铝板20之间的间隙发生改变，进一步提高焊接质量。

所述控制单元可沿用现有的搅拌摩擦焊的夹具中的控制单元，也可以另外设置，可以理解的是，所述控制单元只要能够实现对所述夹具100的控制即可，于此，不再赘述。

所述支撑架2用以支撑待焊接的所述框架10以及所述铝板20，于此，对所述支撑架2的具体结构并不作具体限制，所述支撑架2只要设置为能够实现对所述框架10以及所述铝板20的有效支撑即可。

于一具体实施方式中，所述定位结构3包括连接于所述框架10的周缘且具有定位孔311的安装条31、设于所述底座1上以与所述定位孔311相配合的定位销32，在将所述框架10支撑于所述支撑架2上后，只要使所述定位销32突伸入对应的定位孔311内，即可实现所述框架10的定位，结构简单，且能够防止所述框架10在焊接过程中移动，并能够减少所述框架10在焊接过程中的形变量，增强焊接效果。当然，并不以此为限，可以理解的是，所述定位结构3也可以设置为其他结构，如，所述定位孔也可以设置为定位凹槽等。

可以理解的是，并不限于在所述安装条31上与所述定位销32相对应的位置处设置所述定位孔311，也可以在所述安装条31上另外设置多个所述定位孔311，能够根据所述底座1上其他结构的位置调节所述定位销32的具体位置，以增强所述框架10的通用性。

进一步地，所述压紧机构4包括转动连接于所述底座1上且用以压紧所述框架10的压紧框41、连接于所述压紧框41上以压紧所述铝板20的压紧板42，所述翻转驱动机构5作用于所述压紧框41，以驱动所述压紧框41翻转，在所述压紧框41翻转的过程中，同步带动所述压紧板42翻转；从而，分别设置用以压紧所述框架10的压紧框41以及用以压紧所述铝板20的压紧板42，增加所述压紧机构4与所述框架10以及所述铝板20之间的压紧面积，增强所述压紧机构4对所述框架10以及所述铝板20的压紧效果，减少所述框架10以及所述铝板20焊接过程中的形变以及位移，加强焊接效果。

进一步地，所述翻转驱动机构5的一端连接于所述底座1上，另一端与所述压紧框41相连接，以实现驱动所述压紧框41翻转。

于一具体实施方式中，所述翻转驱动机构5为液压缸，所述液压缸的一端转动连接于所述底座1上，另一端转动连接于所述压紧框41上，从而能够通过所述液压缸实现驱动所述压紧框41翻转的功能。

在所述翻转驱动机构5为液压缸的实施方式中，所述液压缸的结构可沿用现有的液压缸的结构，于此，不再赘述。

具体地，所述压紧框41包括与所述纵梁102相对应的纵梁压紧框411、与所述横梁101相对应的横梁压紧框412。

进一步地，所述压紧机构4还包括多个分设于所述纵梁压紧框411和/或所述横梁压紧框413上的辅助压紧件，以在所述压紧机构4压紧所述框架10后，所述辅助压紧件给所述框架10提供较大的压紧力，防止所述框架10在焊接过程中发生形变。

进一步地，所述辅助压紧件包括多个分设于所述纵梁压紧框411上以作用于所述纵梁102的碟簧43，所述碟簧43具有负荷大、行程短、所需空间小等特点，适于安装至所述纵梁压紧框411上，且在所述纵梁压紧框411压紧所述纵梁102时，所述碟簧43能够给所述纵梁102提供较大的压紧力，防止所述纵梁102在焊接过程中发生形变。

进一步地，每一所述纵梁压紧框411上的多个碟簧43均匀分布于所述纵梁压紧框411上，以给所述纵梁102提供均匀的压紧力，进一步防止所述纵梁102在焊接过程中发生形变。

于一具体实施方式中，每一所述纵梁压紧框411上设置8个所述碟簧43，且8个所述碟簧43中的每2个碟簧43与四个所述铝板20中的一个相对应，以均匀分设于所述纵梁压紧框411上；当然，并不以此为限。

具体地，所述碟簧43的具体结构可沿用现有的碟簧的结构，也可以另外设置，于此，不再赘述。

进一步地，所述辅助压紧件还包括多个分设于所述横梁压紧框412上以作用于对应的横梁101的下压油缸44，在所述横梁压紧框412压紧所述横梁101时，所述下压油缸44能够给所述横梁101提供较大的向下的压紧力，防止所述横梁101在焊接过程中发生形变；当然，并不以此为限，可以理解的是，在所述横梁压紧框412上也可以设置所述碟簧作为所述辅助压紧件，同理，在所述纵梁压紧框411上也可以设置所述下压油缸44作为所述辅助压紧件。

具体地，所述下压油缸44包括固定连接于所述横梁压紧框412上的油缸441、与所述油缸441活塞连接的至少一根下压杆442，所述下压杆442远离所述油缸441的一端在所述油缸441的作用下给所述横梁101提供较大的压紧力，防止所述横梁101在焊接过程中发生形变。

于一具体实施方式中，每一所述下压油缸44包括两根下压杆442，以增强所述下压油缸44对所述横梁101的压紧效果以及稳定性。

具体地，每一所述横梁压紧框412上均匀设置有3组所述下压油缸44，在所述横梁压紧框412压紧所述横梁101后，给所述横梁101提供均匀的压紧力，进一步防止所述横梁101在焊接过程中发生形变。

进一步地，所述压紧机构4还包括设于所述支撑架2上与所述铝板20对应的位置处的磁铁45、将所述压紧板42活动连接至所述压紧框41上的连接结构46，所述磁铁45用以吸合所述压紧板42使所述压紧板42压紧所述铝板20，同时，所述磁铁45能够支撑所述铝板20，使所述铝板20在焊接过程中不会产生位移。

具体地，所述压紧板42为能够被所述磁铁45吸合的金属板，优选地，所述压紧板42为钢板。

可以理解的是，上述的活动连接的目的是使所述压紧板42沿高度方向具有一定的活动空间，从而，在所述压紧机构4翻转至压紧所述框架10的位置后，所述磁铁45能够吸合所述压紧板42，以使所述压紧板42压紧所述铝板20，所述磁铁45能够同步支撑所述铝板20，增大所述压紧板42对所述铝板20的压紧力以及作用面积，减少所述铝板20的焊接的过程中的形变量，同时，使所述铝板20在焊接过程中不会产生位移，加强焊接效果。

具体地，所述支撑架2上凹设有用以固定所述磁铁45的固定槽21，即，所述磁铁45能够完全收容于所述固定槽21内，所述铝板20不会因所述磁铁45对所述压紧板42的吸合作用产生形变，同时，所述磁铁45能够给所述铝板20提供稳定的支撑力。

于一具体实施方式中，所述连接结构46包括设于所述压紧板42与所述压紧框41中的一个上的可伸缩的插销461、用以驱动所述插销461伸缩的驱动件462、设于另一个上的与所述插销461相配合的插销座463，所述插销座463上设有与所述插销461相配合的插销孔4631，且所述驱动件462与所述控制单元通讯连接。

在所述压紧机构4翻转的过程中，所述驱动件462驱动所述插销461伸入所述插销孔4631内，以使所述压紧板42能够与所述压紧框41同步转动；在所述压紧机构4翻转至压紧所述框架10的位置后，所述驱动件462驱动所述插销461脱离所述插销孔4631，一方面，使所述压紧板42脱离所述压紧框41，从而，所述压紧板42能够在所述磁铁45的吸合下压紧所述铝板20；另一方面，所述连接结构46不会影响所述铝板20与所述框架10之间的焊接行程，即，所述连接结构46不会与搅拌头产生干涉，防止影响所述框架10与所述铝板20之间的焊接。

本实施方式中，所述插销座463设于所述压紧板42上，所述插销461以及所述驱动件462设于所述压紧框41上。

于一具体实施方式中，所述驱动件462为液压缸体，所述插销461活塞连接于所述液压缸体上，即，所述驱动件与所述插销整体可看作为一个液压缸，从而，所述驱动件462能够驱动所述插销461伸缩；当然，并不以此为限。

所述压紧框41包括与所述底座1转动连接的转动端、与所述转动端相对设置的自由端；所述压紧机构4还包括设于所述底座1上用以锁定所述自由端的多个锁紧件47，在所述压紧机构4翻转至压紧所述框架10与所述铝板20的位置后，多个所述锁紧件47锁定所述自由端，以增强所述压紧机构4的稳定性，增强所述压紧机构4的压紧效果，有利于提高焊接效果。

于一具体实施方式中，每一所述锁紧件47包括与所述自由端相配合的锁紧块471、设于所述底座1上以驱动所述锁紧块471转动的锁紧驱动件472，所述锁紧驱动件472与所述控制单元通讯连接。

具体地，所述锁紧驱动件472为液压缸，所述锁紧块471转动连接至所述液压缸的液压杆上，同时，所述锁紧块471转动连接于所述液压缸的缸座上，从而，能够将所述液压杆的直线运动转换为所述锁紧块471的转动运动，实现所述锁紧块471锁定或者解锁所述自由端。

当然，并不以此为限，于其他实施方式中，所述锁紧块471也可以配置为上下或者前后直线移动，以实现锁定或者解锁所述自由端。

进一步地，所述用于搅拌摩擦焊的夹具100还包括设于所述底座1上用以引导所述框架10支撑于所述支撑架2上的多个引导件6，以对所述框架10进行初定位，后续微调即可实现通过定位架构3精确定位所述框架10的焊接位置。

每一所述引导件6包括固定于所述底座1上且沿上下方向延伸的固定板61、自所述固定板61的上端向上且向背离所述支撑架2的一侧倾斜延伸的导引板62，在将所述框架10放置于所述支撑架2上的过程中，所述框架10在所述导引板62的导引作用下支撑于所述支撑架2上，能够对所述框架10进行初定位，后续微调即可实现通过定位架构3精确定位所述框架10的焊接位置。

进一步地，每一所述引导件6还包括加强筋63，所述加强筋63连接至少部分所述固定板61与所述底座1，以增强所述固定板61的强度。

具体地，多个所述引导件6分布于所述支撑架2的周缘，以对所述框架10具有较好的初定位的作用。

进一步地，所述用于搅拌摩擦焊的夹具100包括设于所述底座1上且用以限位所述压紧机构4的翻转位置的限位件7，在所述翻转驱动机构5驱动所述压紧机构4翻转至所述限位件7所在的位置处后，所述控制单元控制所述翻转驱动机构5停机，同时，驱动所述锁紧件47锁定所述压紧机构4。

具体地，所述限位件7与所述压紧框41相配合，以限位所述压紧机构4的翻转位置。

本发明中的用于搅拌摩擦焊的夹具100的工作流程如下：

首先，将待焊接的框架10以及铝板20支撑于所述支撑架上，并通过所述定位结构3定位所述框架10；

具体地，在放置所述框架10时，通过所述引导件6对所述框架10位于所述支撑架2上的位置进行初定位，以便于后续微调，通过所述定位结构3精确定位所述框架10。

然后，压紧机构4翻转以压紧所述框架10以及所述铝板20，并通过锁紧件47锁定翻转后的压紧机构4；

可以理解的是，控制单元上可以设置压紧按钮，用户通过按压压紧按钮，从而启动所述翻转驱动机构5驱动所述压紧框41翻转，当然，并不以此为限。通过横梁压紧框412以及下压油缸44压紧横梁101，通过纵梁压紧框411以及碟簧43压紧所述纵梁102；同时，在所述压紧框41翻转的过程中，所述插销461伸入所述插销孔4631内以使所述压紧框41同步带动所述压紧板42翻转，在翻转至所述压紧框41压紧所述框架10后，所述驱动件462驱动所述插销461回缩以脱离所述插销孔4631，便于所述磁铁45吸合所述压紧板42，实现所述铝板20的压紧以及定位。

可以理解的是，所述控制单元上也可以设置插销按钮，用户通过按压所述插销按钮，控制所述驱动件462驱动所述插销461伸出或者回缩，控制所述压紧框41与所述压紧板42之间的连接状态；当然，并不以此为限。

同时，所述控制单元上也可以设置锁紧按钮，在所述压紧机构4翻转至触碰到所述限位件7后，用户按压所述锁紧按钮，控制所述锁紧驱动件472启动，以驱动所述锁紧块471锁定所述锁紧框41的自由端；当然，并不以此为限。

最后，在焊接完成后，解锁所述压紧机构4，并控制所述压紧机构4翻转以释放所述框架10以及所述铝板20，便于用户取出焊接完成的所述汽车电池盒200。

综上所述，本发明的用于搅拌摩擦焊的夹具100通过设置定位结构3精准定位所述框架10，保证所述框架10与所述铝板20完全定位好，避免因定位问题而影响焊接质量，同时，通过翻转驱动机构5自动驱动所述压紧机构4压紧所述框架10以及所述铝板20，减少人工操作，提高焊接效率，且所述压紧机构4能够提供足够大的压紧力，以防焊接过程中所述框架10与所述铝板20之间的间隙发生改变，进一步提高焊接质量。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于搅拌摩擦焊的夹具，用以夹紧待焊接的框架与铝板；其特征在于：所述用于搅拌摩擦焊的夹具包括：

底座；

支撑架，设于所述底座上，用以支撑所述框架与所述铝板；

定位结构，设于所述底座与所述框架之间以定位所述框架；

压紧机构，转动连接于所述底座上，以压紧所述框架与所述铝板，所述压紧机构包括转动连接于所述底座上且用以压紧所述框架的压紧框、连接于所述压紧框上以压紧所述铝板的压紧板，所述压紧框包括转动端、与所述转动端相对设置的自由端，所述压紧机构还包括设于所述底座上用以锁定所述自由端的多个锁紧件；

翻转驱动机构，固定于所述底座上，且用以驱动所述压紧机构翻转，所述翻转驱动机构作用于所述压紧框。

2.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦焊的夹具，其特征在于：所述定位结构包括连接于所述框架的周缘且具有定位孔的安装条、设于所述底座上以与所述定位孔相配合的定位销。

3.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦焊的夹具，其特征在于：所述框架包括多个平行且间隔排列的横梁、将多个所述横梁的端部依次连接的纵梁；所述压紧框包括与所述纵梁相对应的纵梁压紧框、与所述横梁相对应的横梁压紧框，所述压紧机构还包括多个分设于所述纵梁压紧框和/或所述横梁压紧框上的辅助压紧件。

4.根据权利要求3所述的用于搅拌摩擦焊的夹具，其特征在于：所述辅助压紧件为碟簧和/或下压油缸。

5.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦焊的夹具，其特征在于：所述压紧机构还包括设于所述支撑架上与所述铝板对应的位置处的磁铁、将所述压紧板活动连接至所述压紧框上的连接结构，所述磁铁用以吸合所述压紧板使所述压紧板压紧所述铝板。

6.根据权利要求5所述的用于搅拌摩擦焊的夹具，其特征在于：所述连接结构包括设于所述压紧板与所述压紧框中的一个上的可伸缩的插销、用以驱动所述插销伸缩的驱动件、设于另一个上的与所述插销相配合的插销座。

7.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦焊的夹具，其特征在于：所述锁紧件包括与所述自由端相配合的锁紧块、设于所述底座上以驱动所述锁紧块转动的驱动件。

8.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦焊的夹具，其特征在于：所述用于搅拌摩擦焊的夹具还包括设于所述底座上用以引导所述框架支撑于所述支撑架上的引导件。

9.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦焊的夹具，其特征在于：所述用于搅拌摩擦焊的夹具还包括设于所述底座上且用以限位所述压紧机构的翻转位置的限位件。