CN111673349A - 一种at行星架焊接总成的固定装置及装夹定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种行星架电子束焊接总成所使用的工装，具体为一种AT行星架焊接总成的固定装置及装夹定位方法。解决现有行星架与输出轴在电子束焊接过程中，由于真空室空间位置有限，两个分体工件安装难以夹持和准确定位，导致焊接效率低的问题，包括底板法兰、定位芯轴、定位法兰、定位销、中心定位顶尖及轴向压紧组件；利用底板法兰、定位芯轴、定位法兰与定位销实现工件行星架与输出轴焊接前的径向定位。利用中心定位顶尖和轴向压紧组件实现中心顶尖对行星架与输入轴整体的轴向定位。本发明实现了对工件轴向和径向的定位，后期更换工件省时省力，且有效的节省了空间，提升了焊接效率。可广泛适用于行星架与输出轴类电子束焊接横焊工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种行星架电子束焊接总成所使用的工装，具体为一种AT行星架焊接的固定装置及装夹定位方法。
背景技术
由于AT变速器具有良好的操控性和舒适性，因而被应用于商用车和乘用车动力总成上。随着科技的发展，AT变速器的普及率逐年上升，较传统机械变速器有更好的发展前景。
相比于传统机械变速器，AT变速器利用行星齿轮机构实现变速，其具有体积小，可在狭小的空间内安装，传动效率高，传动比较大，可实现运动的分离和合成，且运动平稳等优点。但是也具有一定的局限性，比如行星架的材料价格高、结构复杂、制造及安装较为困难。为了使其具有良好的承载力以及便于制造和装配，各生产单位在很多情境下都是采用行星架和输出轴等进行分体加工，然后采用特定的焊接工艺进行连接。
AT变速器行业大多采用电子束焊接实现行星架与输出(入)轴的连接。然而，电子束焊接对零件接头的加工、装配要求非常严格，以保证接头位置准确，间隙小且均匀，而且在现有行星架与输出(入)轴在电子束焊接横焊过程中，两个零件在焊接前没有任何装配过程，加之真空室空间位置有限，工件间难以夹持和定位，非常影响焊接效率。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有行星架与输出轴在电子束焊接过程中，由于真空室空间位置有限，两个分体工件安装难以夹持和准确定位，导致焊接效率低的问题，提供了一种AT行星架焊接总成的固定装置和装夹定位方法。
本发明的技术方案是提供一种AT行星架焊接总成的固定装置，其特殊之处在于：包括底板法兰、定位芯轴、定位法兰、定位销、中心定位顶尖及轴向压紧组件；所述底板法兰、定位芯轴、定位法兰及中心定位顶尖的中心轴线均位于同一直线上；
所述定位芯轴固定在底板法兰上；
所述定位法兰通过孔轴间隙配合与定位芯轴连接；所述定位法兰上沿其轴向方向开设定位孔；所述定位法兰的上端面为AT行星架与输出轴焊接总成的支撑面；
所述定位销用于沿轴向依次穿过输出轴上的工艺定位孔、AT行星架的工艺定位孔后固定在定位法兰的定位孔内，实现工件行星架与输入或输出轴焊接前的径向定位；
沿定位芯轴的轴向中心开设内孔，所述中心定位顶尖的尾部位于内孔内并通过弹簧与底板法兰连接；所述中心定位顶尖的头部用于顶紧输出轴的中心孔；
所述轴向压紧组件的一端用于与输出轴的上端面固连，另一端与定位法兰螺纹连接；通过调节轴向压紧组件的轴向长度使得中心定位顶尖的头部顶紧输出轴的中心孔，实现行星架与输入或输出轴焊接前的轴向压紧。
进一步地，为了方便调节，所述轴向压紧组件包括压板、立柱及螺母；
所述压板的一端用于固定在输出轴的上端面，另一端开设立柱安装孔；立柱的一端与螺母螺纹连接，另一端穿过立柱安装孔与定位法兰螺纹连接；通过旋合螺母挤压压板。
进一步地，所述定位芯轴包括芯轴及设置在芯轴上的法兰盘；所述芯轴固定在底板法兰上，所述法兰盘与定位法兰连接；
所述内孔为台阶孔；
为了对中心定位顶尖径向定位，还包括挡片与定位内套；
所述挡片固定在中心定位顶尖的尾部，位于台阶孔大端内，与台阶孔间隙配合，所述弹簧位于挡片与底板法兰之间；加入挡片使得中心定位顶尖的尾部的弹簧的接触面接更大，受力更均匀。
所述定位内套套设在台阶孔小端内；所述中心定位顶尖与定位内套间隙配合；实现中心定位顶尖径向定位。
进一步地，为了在焊接过程中，防止多余的电子束穿透顶尖及伤及行星架和输出轴的内端面，该固定装置还包括套设在定位芯轴外部的铜芯，铜芯的外径小于AT行星架中心孔的孔径，并且小于定位法兰的内径，确保安装AT行星架时，铜芯能够穿入AT行星架的中心孔，此处的焊接为分段焊，焊接过程中不能完全控制电子束收回和释放，铜的导热性非常好，还能吸收大量的热量，防止工件与工装受热变形。
进一步地，为了对AT行星架定位，该固定装置还包括轴向定位套，所述轴向定位套为台阶套筒，其小端过渡配合在定位法兰定位孔内，大端伸出定位孔用于与AT行星架的工艺定位孔孔间隙配合。
进一步地，所述定位法兰的上端面开设与AT行星架左端面适配的环形凹槽，将与输出轴接触的端面定义为右端面；安装时，AT行星架左端面与环形凹槽接触配合，利用其中心孔与定位法兰内孔外腔配合实现固定作用。
为了更进一步地实现轴向压紧，该固定装置还包括中间连接法兰；
所述中间连接法兰用于与输出轴的右端面压紧配合，将输出轴与AT行星架接触的端面定义为输出轴的左端面；定位销沿轴向依次穿过中间连接法兰、输出轴上的工艺定位孔、AT行星架的工艺定位孔后固定在定位法兰的定位孔内，实现工件行星架与输入或输出轴焊接前的径向定位；
所述压板的一端固定在中间连接法兰的上端面。
进一步地，为了检测焊接起始终止位置，该固定装置还包括安装在定位法兰上的检测柱；所述检测柱用于检测焊接时的回转角度，因为是分段焊接，因此检测焊接的起始终止位置非常关键。
本发明还提供一种利用AT行星架焊接总成的固定装置实现AT行星架焊接总成的装夹定位方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
步骤1、将行星架放置在定位法兰上；
步骤2、将铜芯套设在定位芯轴上；
步骤3、将输出轴放置在AT行星架上，然后将中间连接法兰放置到输出轴上，对工件整体实施轴向压力；
步骤4、将轴向定位销沿轴向依次穿过中间连接法兰、输出轴的工艺定位孔、行星架的工艺定位孔，固定在定位法兰上，实现工件行星架与输入或输出轴焊接前的径向定位；
步骤5、将压板固定在中间连接法兰上，立柱一端套设螺纹，另一端穿过中间连接法兰与定位法兰螺纹连接；
步骤6、通过旋合螺母对压板挤压，实现行星架与输入或输出轴焊接前的轴向压紧力。
进一步地，步骤1中还包括：将轴向定位套通过较小的过渡配合与定位法兰定位孔连接，并使得行星架上的工艺定位孔通过间隙配合与轴向定位套连接；
步骤4中轴向定位销固定在轴向定位套内。
本发明的有益效果是：
1、本发明的装置一次装夹完成，实现了对工件轴向和径向的定位。后期更换工件省时省力，且有效的节省了空间，提升了焊接效率。可广泛适用于行星架与输出轴类电子束焊接横焊工艺。
2、本发明通过安装铜芯，避免电子束焊接过程中，多余的束流击穿，伤害到工件内壁以及固定装置，同时吸收部分热量，起到防护工件、工装及散热的作用，防止焊接过程中工件受热变形，难以拆卸，进一步提高了焊接效率。
3、本发明对沿定位芯轴的轴向中心开设内孔，使中心定位顶尖的尾部固定于其内孔内，并与挡片通过螺栓连接，限制中心定位顶尖在轴向与芯轴底端内孔间的压缩行程，同时利用挡片使得中心定位顶尖尾部与弹簧的接触面更大，受力更均匀。当工件整体装夹完成后，可有效的保证中心定位顶尖的头部顶紧输出轴的中心孔，实现工件的轴向定位。
4、本发明在定位芯轴内孔小端内增设定位内套，限制了定位内套的轴向窜动，通过沿定位芯轴内孔小端孔壁周向开设卡簧槽，然后在卡簧槽内安装弹性挡圈，对定位内套进行轴向限位，下端与增设在内孔小端孔壁的环形凸台接触，通过定位内套的内孔与中心定位顶尖的配合，进一步实现了对中心定位顶尖的径向定位。
5、本发明为了监测和记录分段焊接过程的起始、终止位置，通过安装在定位法兰上的检测柱，实现了监测分段焊接过程中工件的回转角度，很大程度上提高了焊接的可靠性。
附图说明
图1为本发明AT行星架焊接总成的固定装置的三维结构示意图；
图2为本发明AT行星架焊接总成的固定装置的剖视图；
图3为本发明AT行星架焊接总成的固定装置中定位芯轴的结构示意图；
图4为本发明AT行星架焊接总成的固定装置中定位法兰的主视图；
图5为本发明AT行星架焊接总成的固定装置中定位法兰的俯视图；
图6为本发明AT行星架焊接总成的固定装置中立柱的结构示意图；
图7为现有行星架(样件)的主视图；
图8为现有行星架(样件)的左视图；
图9为现有输出轴(样件)的主视图；
图中附图标记为：1-底板法兰，2-螺钉，3-圆柱销，4-定位芯轴，5-螺钉，6-挡片，7-检测柱，8-定位法兰，9-轴向定位套，10-中心定位顶尖，11-中间连接法兰，12-定位销，13-行星架，14-输出轴，15-螺母，16-立柱，17-平垫片，18-压板，19-铜芯，20-弹性挡圈，21定位内套，22-紧定螺钉，23-螺钉，24-弹簧。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步地描述。
如图1及图2所示，本实施例AT行星架焊接总成的固定装置包括固定连接夹具以及行星架(样件，结构如图7与图8)和输出轴(样件，结构如图9)。输入轴和输出轴的结构类似，该实施例以输出轴为例进行详述。
其中固定连接夹具主要包括径向定位夹具及轴向定位夹具，径向定位夹具主要包括底板法兰1、定位芯轴4、定位法兰8、中间连接法兰11及定位销12；轴向定位夹具主要包括中心定位顶尖10、压板18及立柱16。底板法兰1、定位芯轴4、定位法兰8、中间连接法兰11及中心定位顶尖10的中心轴均位于同一直线上。
结合图3可以看出，本实施例定位芯轴4包括芯轴及固定在芯轴上的法兰盘；芯轴固定在底板法兰1上，法兰盘与定位法兰8连接；沿芯轴的轴向中心开设内孔，该内孔为台阶孔。
定位法兰8还通过孔轴间隙配合与定位芯轴4连接；如图4及图5，定位法兰8的上端面开设与AT行星架左端面适配的环形凹槽，将与输出轴接触的端面定义为AT行星架的右端面；安装时，AT行星架左端面与环形凹槽接触配合，利用其中心孔与定位法兰内孔外腔配合实现固定作用。且沿定位法兰8的轴向方向还开设定位孔，定位孔内套设有轴向定位套9，轴向定位套9过渡配合在定位孔内；轴向定位套9可以为台阶套筒，当AT行星架13放置在定位法兰8的环形凹槽内时，台阶套筒的大端伸出定位孔可以与AT行星架13的工艺安装孔(预留)间隙配合。将输出轴14与AT行星架13接触的端面定义为输出轴14的左端面，输出轴的左端面与AT行星架13的右端面接触，中间连接法兰11与输出轴的右端面压紧配合，定位销12沿轴向依次穿过中间连接法兰11、输出轴上的工艺定位孔、AT行星架的工艺定位孔后固定在定位法兰8的定位孔内，实现工件行星架与输出轴焊接前的径向定位。
中心定位顶尖10的尾部位于定位芯轴4内孔大端，并通过弹簧与底板法兰1连接；为了对其实现径向定位，可以在尾部固定挡片6，挡片6的外径与定位芯轴4内孔大端孔径相当。还可以在定位芯轴4内孔小端内增设定位内套21，为了限制定位内套21轴向窜动，沿定位芯轴4内孔小端孔壁周向开设卡簧槽，在卡簧槽内安装弹性挡圈20，定位内套21的上端与弹性挡圈20接触，下端与增设在内孔小端孔壁的环形凸台接触。中心定位顶尖10与定位内套21间隙配合，进一步实现对中心定位顶尖10的径向定位。
中心定位顶尖10的头部穿过AT行星架13的中心孔位于输出轴14的中心孔内。
为了防止电子束焊接过程中，多余的束流击穿，伤害到工件内壁以及固定装置，可以在定位芯轴4外部套设铜芯19，铜芯19的外径小于AT行星架中心孔的孔径，并且小于定位法兰8的内径，从图中可以看出，铜芯19是位于AT行星架中心孔内壁与中心定位顶尖10外壁所围成的环形空间中，其轴向高度高于AT行星架的轴向高度，但是其顶部具输出轴有一定的距离。该铜芯19同时也可以吸收部分热量，起到防护工件、工装及散热的作用。
压板18的一端固定在中间连接法兰11的上端面，另一端上开设立柱安装孔；立柱16的一端与螺母螺纹连接，另一端穿过立柱安装孔与定位法兰8螺纹连接；还可以在立柱16的一端套设平垫片17，通过旋合螺母15带动平垫片17实现对压板18的挤压，使中心定位顶尖10实现轴向运动，头部顶紧输出轴的中心孔，从而实现行星架与输出轴焊接前的轴向压紧。
通过如下过程实现上述装置的装配：
首先将装有检测柱7的定位法兰8通过较小的孔轴间的间隙配合与定位芯轴4连接到位，再通过3个内六角螺钉23将其一周均布固定，此处，检测柱用于检测焊接时装置的回转角度；然后将定位内套21装入定位芯轴4的内孔里，并将弹性挡圈20安装到定位芯轴4的卡簧槽内；然后将挡片6和中心定位顶尖10用内六角圆柱头螺钉5固连为一体，从内孔大端将其装入定位内套21内孔；然后将弹簧24安装到中心定位顶尖10的尾部，将底法兰1和定位芯轴4通过4个内六角圆柱头螺钉2固定，将其整体通过圆柱销3与电子束焊机连接盘连接固定；
利用上述装配好的AT行星架焊接总成的固定装置对工件行星架13和输出轴14的装夹定位，包括以下步骤：
1、将轴向定位套9通过较小的过渡配合与定位法兰8的定位孔连接，将工件行星架13放置在定位法兰8上端面的环形凹槽内，并使得其工艺定位孔通过间隙配合与轴向定位套9连接；
2、将铜芯19放置于定位芯轴4上，其目的是为了防止电子束焊接过程中，多余的束流击穿，伤害到工件内壁以及固定装置，同时也可以吸收部分热量，起到防护工件、工装及散热的作用；
3、将输出轴14放置于行星架13上，使得中心定位顶尖10的头部与输出轴14的中心孔接触，然后将中间连接法兰11放置到输出轴14上，从而对工件整体实施轴向压力；
4、将轴向定位销12依次穿过中间连接法兰11、输出轴14、行星架13和轴向定位套9的定位孔，实现工件行星架与输出轴焊接前的径向定位；
5、为了实现轴向的压紧力，增加了立柱16与压板18的孔轴连接，将压板18固定在中间连接法兰11上，立柱16穿过压板与定位法兰8螺纹连接，并由紧定螺钉22进行定位，防止螺纹松动；
6、通过旋合六角螺母15带动平垫片17实现对压板18的挤压，带动中心定位顶尖10轴向运动，从而实现中心定位顶尖10对行星架与输出轴整体的轴向定位。
本发明的装置一次装夹完成，实现了对工件轴向和径向的定位。后期更换工件省时省力，且有效的节省了空间，提高了焊接效率。本发明的固定装置及装夹定位方法，可广泛适用于行星架与输出轴类电子束焊接横焊工艺。
Claims (10)
1.一种AT行星架焊接总成的固定装置，其特征在于：包括底板法兰(1)、定位芯轴(4)、定位法兰(8)、定位销(12)、中心定位顶尖(10)及轴向压紧组件；所述底板法兰(1)、定位芯轴(4)、定位法兰(8)及中心定位顶尖(10)的中心轴线均位于同一直线上；
所述定位芯轴(4)固定在底板法兰(1)上；
所述定位法兰(8)通过孔轴间隙配合与定位芯轴(4)连接；所述定位法兰(8)上沿其轴向方向开设定位孔；所述定位法兰(8)的上端面为AT行星架与输出轴焊接总成的支撑面；
所述定位销(12)用于沿轴向依次穿过输出轴上的工艺定位孔、AT行星架的工艺定位孔后固定在定位法兰的定位孔内，实现工件行星架与输入或输出轴焊接前的径向定位；
沿定位芯轴(4)的轴向中心开设内孔，所述中心定位顶尖(10)的尾部位于内孔内并通过弹簧与底板法兰(1)连接；所述中心定位顶尖(10)的头部用于顶紧输出轴的中心孔；
所述轴向压紧组件的一端用于与输出轴的上端面固连，另一端与定位法兰(8)螺纹连接；通过调节轴向压紧组件的轴向长度使得中心定位顶尖(10)的头部顶紧输出轴的中心孔，实现行星架与输入或输出轴焊接前的轴向压紧。
2.根据权利要求1所述的AT行星架焊接总成的固定装置，其特征在于：所述轴向压紧组件包括压板(18)、立柱(16)及螺母(15)；
所述压板(18)的一端用于固定在输出轴的上端面，另一端开设立柱安装孔；立柱(16)的一端与螺母(15)螺纹连接，另一端穿过立柱安装孔与定位法兰(8)螺纹连接；通过旋合螺母(15)挤压压板(18)。
3.根据权利要求2所述的AT行星架焊接总成的固定装置，其特征在于：所述定位芯轴(4)包括芯轴及设置在芯轴上的法兰盘；所述芯轴固定在底板法兰(1)上，所述法兰盘与定位法兰(8)连接；
所述内孔为台阶孔；
还包括挡片(6)与定位内套(21)；
所述挡片(6)固定在中心定位顶尖(10)的尾部，位于台阶孔大端内，与台阶孔间隙配合，所述弹簧位于挡片(6)与底板法兰(1)之间；
所述定位内套(21)套设在台阶孔小端内；所述中心定位顶尖(10)与定位内套(21)间隙配合；实现中心定位顶尖径向定位。
4.根据权利要求3所述的AT行星架焊接总成的固定装置，其特征在于：还包括套设在定位芯轴(4)外部的铜芯(19)，铜芯(19)的外径小于AT行星架中心孔的孔径，并且小于定位法兰(8)的内径，确保安装AT行星架时，铜芯(19)能够穿入AT行星架的中心孔。
5.根据权利要求4所述的AT行星架焊接总成的固定装置，其特征在于：还包括轴向定位套(9)，所述轴向定位套(9)为台阶套筒，其小端过渡配合在定位法兰(8)定位孔内，大端伸出定位孔用于与AT行星架的工艺定位孔孔间隙配合。
6.根据权利要求5所述的AT行星架焊接总成的固定装置，其特征在于：所述定位法兰(8)的上端面开设与AT行星架左端面适配的环形凹槽，将与输出轴接触的端面定义为右端面；安装时，AT行星架左端面与环形凹槽接触配合，利用其中心孔与定位法兰内孔外腔配合实现固定作用。
7.根据权利要求1-6任一所述的AT行星架焊接总成的固定装置，其特征在于：还包括中间连接法兰(11)；
所述中间连接法兰(11)用于与输出轴(14)的右端面压紧配合，将输出轴(14)与AT行星架(13)接触的端面定义为输出轴(14)的左端面；定位销(12)沿轴向依次穿过中间连接法兰、输出轴(14)上的工艺定位孔、AT行星架(13)的工艺定位孔后固定在定位法兰(8)的定位孔内，实现工件行星架与输入或输出轴焊接前的径向定位；
所述压板(18)的一端固定在中间连接法兰(11)的上端面。
8.根据权利要求7所述的AT行星架焊接总成的固定装置，其特征在于：还包括安装在定位法兰上的检测柱(7)；所述检测柱(7)用于检测焊接时的回转角度。
9.利用AT行星架焊接总成的固定装置实现AT行星架焊接总成的装夹定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将行星架(13)放置在定位法兰(8)上；
步骤2、将铜芯(19)套设在定位芯轴(4)上；
步骤3、将输出轴(14)放置在AT行星架上，然后将中间连接法兰(11)放置到输出轴(14)上，对工件整体实施轴向压力；
步骤4、将轴向定位销(12)沿轴向依次穿过中间连接法兰(11)、输出轴(14)的工艺定位孔、行星架(13)的工艺定位孔，固定在定位法兰上，实现工件行星架与输入或输出轴焊接前的径向定位；
步骤5、将压板(18)固定在中间连接法兰(11)上，立柱(16)一端套设螺纹(15)，另一端穿过中间连接法兰(11)与定位法兰(8)螺纹连接；
步骤6、通过旋合螺母(15)对压板(18)挤压，实现行星架与输入或输出轴焊接前的轴向压紧力。
10.根据权利要求9所述的利用AT行星架焊接总成的固定装置实现AT行星架焊接总成的装夹定位方法，其特征在于，步骤1中还包括：将轴向定位套(9)通过较小的过渡配合与定位法兰(8)定位孔连接，并使得行星架(13)上的工艺定位孔通过间隙配合与轴向定位套(9)连接；
步骤4中轴向定位销(12)固定在轴向定位套(9)内。
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