CN112140573A - 一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构 - Google Patents

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CN112140573A CN202010972251.1A CN202010972251A CN112140573A CN 112140573 A CN112140573 A CN 112140573A CN 202010972251 A CN202010972251 A CN 202010972251A CN 112140573 A CN112140573 A CN 112140573A
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Abstract

本发明涉及一种金属/塑料管全位置热连接的内撑结构，属于异种材料连接技术领域。为解决现有金属/塑料管装配结构全位置热连接中管内部支撑力较弱、界面压力较低、紧固性较差，且无法实现多道连接定位支撑等问题，本发明提供了一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，第一定位螺母、第一传力导管、空心弹性内撑、第二传力导管和第二定位螺母依次连接并套在螺杆上，通过控制定位螺母与传力导管长度实现对金属/塑料管状装配结构内任意待连接位置管内支撑紧固，通过调节两个定位螺母间距实现空心弹性内撑的膨胀与收缩。本发明提升了连接区管状结构内部的支撑力、界面压力和紧固性，实现金属/塑料管状装配结构的有效热连接。

Description

一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构
技术领域
本发明属于异种材料连接技术领域，尤其涉及一种金属/塑料管全位置热连接的内撑结构。
背景技术
近年来，异种轻质材料的连接作为航空航天、机车行业等先进制造领域实现轻量化的重要途径，逐渐成为材料制造领域发展的重要方向。工程塑料具有高的比强度、耐蚀性、耐冲击等优势已成为进一步实现轻量化的工程应用可替换材料，并广泛应用于工业主要承力部件中。工程塑料与金属材料的连接，对推进轻量化实现的进程及异种先进材料复合结构的应用具有极大的优势与前景。两种材料连接接头的高强度与接头形式的多样性是实现金属/塑料连接工程化、产业化的关键，也是契合轻量化发展的必然趋势。
金属/塑料的热物理性能及微观结构差异比较大，这极大的限制两者的连接方法及高质量连接接头的形成。传统的金属/塑料的连接方法主要是机械铆接与胶接，这两种方法不限于接头形式且结合强度较高，但铆接采用铆钉增重限制轻量化的达成，且密封性较差，胶接会出现胶液老化现象且对应用环境要求较高。金属/塑料的热连接工艺因不附加增重结构件且接头密封性较好，逐渐成为国内外研究的热点。如“一种适用于金属与聚合物之间的搅拌摩擦焊接方法”的中国专利申请号(201910225037.7)，采用金属/塑料板材搭接形式，利用热传导的方式，实现了金属/塑料的热连接。另外，“一种基于超声波辅助的塑料/金属连接成型方法”的中国专利申请号(20191044783.9)采用超声波及界面压力的作用，通过促进界面机械嵌合的形式实现了金属/塑料热连接的结合强度的进一步提高。
然而，目前关于金属/塑料的热连接研究主要集中于平板工艺连接，接头形式单一。而工程应用结构中管状结构居多，相比于金属/塑料平板结构的热连接，管状装配结构难度更大，简单的照搬金属/塑料平板热连接的工艺方法难以实现金属/塑料管状结构的有效连接。金属/塑料管状装配结构热连接时，为适应两种材料的热物理性能且保证两者可连接性，通常采用塑料管外套接金属管，保证两者的紧固配合，采用热导连接形式进行连接。但相比于平板连接，管状装配结构内部悬空，无法提供紧固界面的界面压力，使受热熔化的塑料受全位置连接的离心力、自身重力及界面热缺陷的作用于金属材料分离，难以实现金属/塑料管状装配结构的有效全位置热连接。
发明内容
为解决上述现有金属/塑料管装配结构全位置热连接中管内部支撑力较弱、界面压力较低、紧固性较差，且无法实现多道连接定位支撑等问题，本发明提供了一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构。
本发明的技术方案：
一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，包括螺杆、第一定位螺母、第一传力导管、空心弹性内撑、第二传力导管和第二定位螺母，所述第一定位螺母、第一传力导管、空心弹性内撑、第二传力导管和第二定位螺母依次连接并套在螺杆上，通过控制定位螺母与传力导管长度实现对金属/塑料管状装配结构内任意待连接位置管内支撑紧固，通过调节两个定位螺母间距实现空心弹性内撑的膨胀与收缩。
优选的，所述空心弹性内撑包括导向套和多个弹簧钢片，所述多个弹性片均匀环形排列，弹性片两端分别固定在两个导向套上，膨胀后形成灯笼形状的空心弹性内撑。
优选的，所述空心弹性内撑的弹性片为S型。
优选的，所述螺杆的表面光滑，长度大于待连接管状装配结构50～100mm，外径小于待连接管状装配结构内径0～10mm。
优选的，所述螺杆的螺纹类型为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹及锯齿状形螺纹中的一种。
优选的，所述第一传力导管和第二传力导管内径大于所述螺杆外径1～2mm，所述第一传力导管和第二传力导管的壁厚为1～2mm。
优选的，所述第一传力导管和第二传力导管的长度为已装配金属/塑料管装配结构总长的1/2，保证在装配体外实现对连接位置装配，一端与定位螺母紧固，一端与空心弹性内撑紧固。
优选的，所述第一定位螺母和第二定位螺母的内侧分别加工有与第一传力导管和第二传力导管向匹配的圆环凹坑。
优选的，所述空心弹性内撑的长度为5～10mm，直径膨胀范围为0～10mm。
优选的，所述导向套内径大于所述螺杆外径0～1mm，在导向套上加工有与传力导管相匹配的圆环凹坑。
本发明的有益效果：
1、本发明通过采用空心弹性内撑的膨胀与收缩实现对金属/塑料管状结构的装夹，通过定位螺母的定位与间距调节实现对连接区的管状结构内部的紧固与界面压力的施加以改善未应用内撑夹具下金属/塑料管状结构热连接界面紧密性较差，成型不良，及受界面缺陷影响而引起的界面连接不良等缺点，实现金属/塑料管状装配结构的有效热连接。本发明构思巧妙，设计合理，适应性强，可根据待连接金属/塑料管状装配结构内径设计弹性内撑夹具中螺杆、定位螺母、传力导管及空心弹性内撑尺寸。通过控制定位螺母与传力导管长度实现对金属/塑料管状装配结构内任意待连接位置管内支撑紧固，通过调节定位螺母间距实现空心弹性内撑的膨胀与收缩，进而达到界面压力的效果，热连接结束后，将定位螺母外旋，空心弹性内撑收缩，可进行下一道连接位置定位或将热连接完成的金属/塑料管状装配结构取出，从而实现金属/塑料管状结构的有效连接及灵活装配。
2、本发明可实现金属管与塑料管的全位置热连接，所述金属管的材质包括：不锈钢、铝合金、钛合金和镁合金；所述塑料管的材料可包括聚醚醚酮(PEEK)、尼龙(PA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、碳纤维增强聚醚醚酮(CF-PEEK)、碳纤维增强尼龙(CF-PA)、碳纤维增强聚对苯二甲酸乙二酯(CF-PET)、碳纤维增强聚苯硫醚(CF-PPS)、玻纤维增强聚醚醚酮(GF-PEEK)、玻纤维增强尼龙(GF-PA)、玻纤维增强聚对苯二甲酸乙二酯(GF-PET)或玻纤维增强聚苯硫醚(GF-PPS)。
3、本发明所述的空心弹性内撑的弹性片为S型，可更加稳定地实现空心弹性内撑的压缩和膨胀。
附图说明
图1为实施例一所述可定位弹性内撑的结构示意图；
图2为实施例一所述可定位弹性内撑、6061铝合金管和PEEK塑料管的装配示意图；
图3为实施例一将可定位弹性内撑用于6061铝合金管和PEEK塑料管单次定位连接所得接头的接头形貌；
图4为实施例一将可定位弹性内撑用于6061铝合金管和PEEK塑料管二次定位连接所得接头的接头形貌；
图中，11、螺杆；12、第一定位螺母；13、第一传力导管；14、空心弹性内撑；15、第二传力导管；16、第二定位螺母；141、导向套；142、弹性片；21、6061铝合金管；22、PEEK管；23、激光束；24、全位置连接夹具。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明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，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例一
本实施例采用上述一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，实现6061铝合金管与聚醚醚酮PEEK管状结构的激光热导。
一、待连接金属/塑料管的型号及尺寸如下：
6061铝合金管21管材内径12mm，管材的外径14mm，壁厚1mm，管材长度为30mm；
PEEK22管材内径10mm，管材的外径12mm，壁厚1mm，管材长度为40mm；
装配前将6061铝合金管21与PEEK管22在丙酮与酒精的混合溶液中清洗60s以去除表面油污，然后将清洗后的PEEK管22置于80℃烘干箱内烘干2小时。将6061铝合金管21进行HCl酸洗+NaOH碱洗60s后吹干，因铝合金对激光具有高反射效果，需将待连接铝合金表面涂黑以提高其对激光吸收效果。将处理好的6061铝合金与PEEK管紧密搭接配合。
二、可定位弹性内撑式夹具的加工与装配：
依据所用6061铝合金管21与PEEK管22尺寸对可定位弹性内撑式夹具的尺寸加工如下：
一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，包括：螺杆11、第一定位螺母12、第一传力导管13、空心弹性内撑14、第二传力导管15和第二定位螺母16，第一定位螺母12、第一传力导管13、空心弹性内撑14、第二传力导管15和第二定位螺母16依次连接并套在螺杆11上，第一定位螺母12和第二定位螺母16通过第一传力导管3和第二传力导管15对空心弹性内撑14实现定位；空心弹性内撑14包括导向套141和多个S型弹簧钢片142，多个弹性片142均匀环形排列，弹性片142两端分别固定在两个导向套141上，形成灯笼形状的空心弹性内撑14；
螺杆11长度为150mm，螺纹形状为三角形螺纹，螺纹外径为4mm；第一定位螺母12和第二定位螺母16外径12mm，第一定位螺母12和第二定位螺母16的螺纹与螺杆11的螺纹匹配，在第一定位螺母12和第二定位螺母16内侧的螺纹外1mm位置机加1mm厚1mm深凹坑；第一传力导管13和第二传力导管15的内径为7mm、外径为9mm、长度50mm；空心弹性内撑14的长度为50mm，弹性片142为S型，弹性片142为9片，导向套141的内径为4.5mm，导向套141上螺纹外1mm位置机加1mm厚1mm深凹坑。
三、6061铝合金管21与PEEK管22与可定位弹性内撑式夹具的装配：
将螺杆11、第一定位螺母2、第一传力导管3、空心弹性内撑4、第二传力导管5和第二定位螺母6按图1所示结构装配，分别转动第一定位螺母12和第二定位螺母16，将弹性内撑14中间位置移动至待连接区，再分别旋转第一定位螺母12和第二定位螺母16，第一传力导管13和第二传力导管15传递形变与力以缩短空心弹性内撑14上导向套141的间距，使空心弹性内撑14膨胀，涨紧6061铝合金/PEEK管状装配结构内部，实现夹具与待连接结构件的紧固配合。
四、焊接过程的实施：
将装配好的夹具与待连接的6061铝合金管21和PEEK管22装配结构装夹于全位置连接夹具24上，设置旋转速度为0.3m/min。激光连接工艺参数设置为激光束23的光斑直径120μm，激光束23的激光功率110W，管子转动一周，连接工艺完成。连接完成后调节第一定位螺母12和第二定位螺母16位置进行下一道连接区定位或连接构件的拆卸。单次定位连接所得接头的接头形貌如图3所示，一次装夹二次定位连接所得接头的接头形貌如图4所示，连接过程成功。
本发明装置通过采用灯笼型空心弹性内撑的膨胀与收缩实现对金属/塑料管状结构的装夹，通过定位螺母的定位与间距调节实现对连接区的管状结构内部的紧固与界面压力的施加以改善未应用内撑夹具下金属/塑料管状结构热连接界面紧密性较差，成型不良，及受界面缺陷影响而引起的界面连接不良等缺点，实现金属/塑料管状装配结构的有效热连接。
实施例二
本实施例采用上述一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，实现6061铝合金管与聚醚醚酮PEEK管状结构的激光热导。
一、待连接金属/塑料管的型号及尺寸如下：
6061铝合金管21管材内径12mm，管材的外径14mm，壁厚1mm，管材长度为30mm；
PEEK22管材内径10mm，管材的外径12mm，壁厚1mm，管材长度为40mm；
装配前将6061铝合金管21与PEEK管22在丙酮与酒精的混合溶液中清洗60s以去除表面油污，然后将清洗后的PEEK管22置于80℃烘干箱内烘干2小时。将6061铝合金管21进行HCl酸洗+NaOH碱洗60s后吹干，因铝合金对激光具有高反射效果，需将待连接铝合金表面涂黑以提高其对激光吸收效果。将处理好的6061铝合金与PEEK管紧密搭接配合。
二、可定位弹性内撑式夹具的加工与装配：
依据所用6061铝合金管21与PEEK管22尺寸对可定位弹性内撑式夹具的尺寸加工如下：
一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，包括：螺杆11、第一定位螺母12、第一传力导管13、空心弹性内撑14、第二传力导管15和第二定位螺母16，第一定位螺母12、第一传力导管13、空心弹性内撑14、第二传力导管15和第二定位螺母16依次连接并套在螺杆11上，第一定位螺母12和第二定位螺母16通过第一传力导管3和第二传力导管15对空心弹性内撑14实现定位；空心弹性内撑14包括导向套141和多个S型弹簧钢片142，多个弹性片142均匀环形排列，弹性片142两端分别固定在两个导向套141上，形成灯笼形状的空心弹性内撑14；
螺杆11长度为120mm，螺纹形状为矩形螺纹，螺纹外径为12mm；第一定位螺母12和第二定位螺母16外径18mm，第一定位螺母12和第二定位螺母16的螺纹与螺杆11的螺纹匹配，在第一定位螺母12和第二定位螺母16内侧的螺纹外2mm位置机加2mm厚2mm深凹坑；第一传力导管13和第二传力导管15的内径为14mm、外径为18mm、长度40mm；空心弹性内撑14的长度为40mm，弹性片142为S型，弹性片142为11片，导向套141的内径为12.5mm，导向套141上螺纹外2mm位置机加2mm厚2mm深凹坑。
三、6061铝合金管21与PEEK管22与可定位弹性内撑式夹具的装配：
将螺杆11、第一定位螺母2、第一传力导管3、空心弹性内撑4、第二传力导管5和第二定位螺母6按图1所示结构装配，分别转动第一定位螺母12和第二定位螺母16，将弹性内撑14中间位置移动至待连接区，再分别旋转第一定位螺母12和第二定位螺母16，第一传力导管13和第二传力导管15传递形变与力以缩短空心弹性内撑14上导向套141的间距，使空心弹性内撑14膨胀，涨紧6061铝合金/PEEK管状装配结构内部，实现夹具与待连接结构件的紧固配合。
四、焊接过程的实施：
将装配好的夹具与待连接的6061铝合金管21和PEEK管22装配结构装夹于全位置连接夹具24上，设置旋转速度为0.3m/min。激光连接工艺参数设置为激光束23的光斑直径120μm，激光束23的激光功率110W，管子转动一周，连接工艺完成。连接完成后调节第一定位螺母12和第二定位螺母16位置进行下一道连接区定位或连接构件的拆卸。
实施例三
本实施例采用上述一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，实现6061铝合金管与聚醚醚酮PEEK管状结构的激光热导。
一、待连接金属/塑料管的型号及尺寸如下：
6061铝合金管21管材内径12mm，管材的外径14mm，壁厚1mm，管材长度为30mm；
PEEK22管材内径10mm，管材的外径12mm，壁厚1mm，管材长度为40mm；
装配前将6061铝合金管21与PEEK管22在丙酮与酒精的混合溶液中清洗60s以去除表面油污，然后将清洗后的PEEK管22置于80℃烘干箱内烘干2小时。将6061铝合金管21进行HCl酸洗+NaOH碱洗60s后吹干，因铝合金对激光具有高反射效果，需将待连接铝合金表面涂黑以提高其对激光吸收效果。将处理好的6061铝合金与PEEK管紧密搭接配合。
二、可定位弹性内撑式夹具的加工与装配：
依据所用6061铝合金管21与PEEK管22尺寸对可定位弹性内撑式夹具的尺寸加工如下：
一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，包括：螺杆11、第一定位螺母12、第一传力导管13、空心弹性内撑14、第二传力导管15和第二定位螺母16，第一定位螺母12、第一传力导管13、空心弹性内撑14、第二传力导管15和第二定位螺母16依次连接并套在螺杆11上，第一定位螺母12和第二定位螺母16通过第一传力导管3和第二传力导管15对空心弹性内撑14实现定位；空心弹性内撑14包括导向套141和多个S型弹簧钢片142，多个弹性片142均匀环形排列，弹性片142两端分别固定在两个导向套141上，形成灯笼形状的空心弹性内撑14；
螺杆11长度为170mm，螺纹形状为梯形螺纹，螺纹外径为8mm；第一定位螺母12和第二定位螺母16外径14mm，第一定位螺母12和第二定位螺母16的螺纹与螺杆11的螺纹匹配，在第一定位螺母12和第二定位螺母16内侧的螺纹外1.5mm位置机加1.5mm厚1.5mm深凹坑；第一传力导管13和第二传力导管15的内径为10mm、外径为13mm、长度55mm；空心弹性内撑14的长度为55mm，弹性片142为S型，弹性片142为8片，导向套141的内径为8.5mm，导向套141上螺纹外1.5mm位置机加1.5mm厚1.5mm深凹坑。
三、6061铝合金管21与PEEK管22与可定位弹性内撑式夹具的装配：
将螺杆11、第一定位螺母2、第一传力导管3、空心弹性内撑4、第二传力导管5和第二定位螺母6按图1所示结构装配，分别转动第一定位螺母12和第二定位螺母16，将弹性内撑14中间位置移动至待连接区，再分别旋转第一定位螺母12和第二定位螺母16，第一传力导管13和第二传力导管15传递形变与力以缩短空心弹性内撑14上导向套141的间距，使空心弹性内撑14膨胀，涨紧6061铝合金/PEEK管状装配结构内部，实现夹具与待连接结构件的紧固配合。
四、焊接过程的实施：
将装配好的夹具与待连接的6061铝合金管21和PEEK管22装配结构装夹于全位置连接夹具24上，设置旋转速度为0.3m/min。激光连接工艺参数设置为激光束23的光斑直径120μm，激光束23的激光功率110W，管子转动一周，连接工艺完成。连接完成后调节第一定位螺母12和第二定位螺母16位置进行下一道连接区定位或连接构件的拆卸。
实施例四：
一、待连接金属/塑料管的型号及尺寸如下：
6061铝合金管材内径14mm，管材的外径18mm，壁厚2mm，管材长度为40mm；
PEEK22管材内径10mm，管材的外径14mm，壁厚2mm，管材长度为50mm；
装配前将6061铝合金管21与PEEK管22在丙酮与酒精的混合溶液中清洗60s以去除表面油污，然后将清洗后的PEEK管22置于80℃烘干箱内烘干2小时。将6061铝合金管21进行HCl酸洗+NaOH碱洗60s后吹干，因铝合金对激光具有高反射效果，需将待连接铝合金表面涂黑以提高其对激光吸收效果。将处理好的6061铝合金与PEEK管紧密搭接配合。
二、可定位弹性内撑式夹具的加工与装配：
依据所用6061铝合金管21与PEEK管22尺寸对可定位弹性内撑式夹具的尺寸加工如下：
一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，包括：螺杆11、第一定位螺母12、第一传力导管13、空心弹性内撑14、第二传力导管15和第二定位螺母16，第一定位螺母12、第一传力导管13、空心弹性内撑14、第二传力导管15和第二定位螺母16依次连接并套在螺杆11上，第一定位螺母12和第二定位螺母16通过第一传力导管3和第二传力导管15对空心弹性内撑14实现定位；空心弹性内撑14包括导向套141和多个S型弹簧钢片142，多个弹性片142均匀环形排列，弹性片142两端分别固定在两个导向套141上，形成灯笼形状的空心弹性内撑14；
螺杆11长度为180mm，螺纹形状为矩形螺纹，螺纹外径为6mm；第一定位螺母12和第二定位螺母16外径14mm，第一定位螺母12和第二定位螺母16的螺纹与螺杆11的螺纹匹配，在第一定位螺母12和第二定位螺母16内侧的螺纹外1.5mm位置机加1.5mm厚1.5mm深凹坑；第一传力导管13和第二传力导管15的内径为8mm、外径为11mm、长度60mm；空心弹性内撑14的长度为60mm，弹性片142为S型，弹性片142为9片，导向套141的内径为6.5mm，导向套141上螺纹外1.5mm位置机加1.5mm厚1.5mm深凹坑。
三、6061铝合金管21与PEEK管22与可定位弹性内撑式夹具的装配：
将螺杆11、第一定位螺母2、第一传力导管3、空心弹性内撑4、第二传力导管5和第二定位螺母6按图1所示结构装配，分别转动第一定位螺母12和第二定位螺母16，将弹性内撑14中间位置移动至待连接区，再分别旋转第一定位螺母12和第二定位螺母16，第一传力导管13和第二传力导管15传递形变与力以缩短空心弹性内撑14上导向套141的间距，使空心弹性内撑14膨胀，涨紧6061铝合金/PEEK管状装配结构内部，实现夹具与待连接结构件的紧固配合。
四、焊接过程的实施：
将装配好的夹具与待连接的6061铝合金管21和PEEK管22装配结构装夹于全位置连接夹具24上，设置旋转速度为0.3m/min。激光连接工艺参数设置为激光束23的光斑直径120μm，激光束23的激光功率110W，管子转动一周，连接工艺完成。连接完成后调节第一定位螺母12和第二定位螺母16位置进行下一道连接区定位或连接构件的拆卸。
实施例五：
一、待连接金属/塑料管的型号及尺寸如下：
6061铝合金管材内径14mm，管材的外径18mm，壁厚2mm，管材长度为40mm；
PEEK22管材内径10mm，管材的外径14mm，壁厚2mm，管材长度为50mm；
装配前将6061铝合金管21与PEEK管22在丙酮与酒精的混合溶液中清洗60s以去除表面油污，然后将清洗后的PEEK管22置于80℃烘干箱内烘干2小时。将6061铝合金管21进行HCl酸洗+NaOH碱洗60s后吹干，因铝合金对激光具有高反射效果，需将待连接铝合金表面涂黑以提高其对激光吸收效果。将处理好的6061铝合金与PEEK管紧密搭接配合。
二、可定位弹性内撑式夹具的加工与装配：
依据所用6061铝合金管21与PEEK管22尺寸对可定位弹性内撑式夹具的尺寸加工如下：
一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，包括：螺杆11、第一定位螺母12、第一传力导管13、空心弹性内撑14、第二传力导管15和第二定位螺母16，第一定位螺母12、第一传力导管13、空心弹性内撑14、第二传力导管15和第二定位螺母16依次连接并套在螺杆11上，第一定位螺母12和第二定位螺母16通过第一传力导管3和第二传力导管15对空心弹性内撑14实现定位；空心弹性内撑14包括导向套141和多个S型弹簧钢片142，多个弹性片142均匀环形排列，弹性片142两端分别固定在两个导向套141上，形成灯笼形状的空心弹性内撑14；
螺杆11长度为110mm，螺纹形状为矩形螺纹，螺纹外径为4mm；第一定位螺母12和第二定位螺母16外径10mm，第一定位螺母12和第二定位螺母16的螺纹与螺杆11的螺纹匹配，在第一定位螺母12和第二定位螺母16内侧的螺纹外1mm位置机加1mm厚1mm深凹坑；第一传力导管13和第二传力导管15的内径为8mm、外径为10mm、长度35mm；空心弹性内撑14的长度为35mm，弹性片142为S型，弹性片142为8片，导向套141的内径为4.5mm，导向套141上螺纹外1mm位置机加1mm厚1mm深凹坑。
三、6061铝合金管21与PEEK管22与可定位弹性内撑式夹具的装配：
将螺杆11、第一定位螺母2、第一传力导管3、空心弹性内撑4、第二传力导管5和第二定位螺母6按图1所示结构装配，分别转动第一定位螺母12和第二定位螺母16，将弹性内撑14中间位置移动至待连接区，再分别旋转第一定位螺母12和第二定位螺母16，第一传力导管13和第二传力导管15传递形变与力以缩短空心弹性内撑14上导向套141的间距，使空心弹性内撑14膨胀，涨紧6061铝合金/PEEK管状装配结构内部，实现夹具与待连接结构件的紧固配合。
四、焊接过程的实施：
将装配好的夹具与待连接的6061铝合金管21和PEEK管22装配结构装夹于全位置连接夹具24上，设置旋转速度为0.3m/min。激光连接工艺参数设置为激光束23的光斑直径120μm，激光束23的激光功率110W，管子转动一周，连接工艺完成。连接完成后调节第一定位螺母12和第二定位螺母16位置进行下一道连接区定位或连接构件的拆卸。
实施例六：
一、待连接金属/塑料管的型号及尺寸如下：
6061铝合金管材内径14mm，管材的外径18mm，壁厚2mm，管材长度为40mm；
PEEK22管材内径10mm，管材的外径14mm，壁厚2mm，管材长度为50mm；
装配前将6061铝合金管21与PEEK管22在丙酮与酒精的混合溶液中清洗60s以去除表面油污，然后将清洗后的PEEK管22置于80℃烘干箱内烘干2小时。将6061铝合金管21进行HCl酸洗+NaOH碱洗60s后吹干，因铝合金对激光具有高反射效果，需将待连接铝合金表面涂黑以提高其对激光吸收效果。将处理好的6061铝合金与PEEK管紧密搭接配合。
二、可定位弹性内撑式夹具的加工与装配：
依据所用6061铝合金管21与PEEK管22尺寸对可定位弹性内撑式夹具的尺寸加工如下：
一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，包括：螺杆11、第一定位螺母12、第一传力导管13、空心弹性内撑14、第二传力导管15和第二定位螺母16，第一定位螺母12、第一传力导管13、空心弹性内撑14、第二传力导管15和第二定位螺母16依次连接并套在螺杆11上，第一定位螺母12和第二定位螺母16通过第一传力导管3和第二传力导管15对空心弹性内撑14实现定位；空心弹性内撑14包括导向套141和多个S型弹簧钢片142，多个弹性片142均匀环形排列，弹性片142两端分别固定在两个导向套141上，形成灯笼形状的空心弹性内撑14；
螺杆11长度为190mm，螺纹形状为矩形螺纹，螺纹外径为8mm；第一定位螺母12和第二定位螺母16外径16mm，第一定位螺母12和第二定位螺母16的螺纹与螺杆11的螺纹匹配，在第一定位螺母12和第二定位螺母16内侧的螺纹外2mm位置机加2mm厚2mm深凹坑；第一传力导管13和第二传力导管15的内径为10mm、外径为14mm、长度60mm；空心弹性内撑14的长度为60mm，弹性片142为S型，弹性片142为9片，导向套141的内径为8.5mm，导向套141上螺纹外2mm位置机加2mm厚2mm深凹坑。
三、6061铝合金管21与PEEK管22与可定位弹性内撑式夹具的装配：
将螺杆11、第一定位螺母2、第一传力导管3、空心弹性内撑4、第二传力导管5和第二定位螺母6按图1所示结构装配，分别转动第一定位螺母12和第二定位螺母16，将弹性内撑14中间位置移动至待连接区，再分别旋转第一定位螺母12和第二定位螺母16，第一传力导管13和第二传力导管15传递形变与力以缩短空心弹性内撑14上导向套141的间距，使空心弹性内撑14膨胀，涨紧6061铝合金/PEEK管状装配结构内部，实现夹具与待连接结构件的紧固配合。
四、焊接过程的实施：
将装配好的夹具与待连接的6061铝合金管21和PEEK管22装配结构装夹于全位置连接夹具24上，设置旋转速度为0.3m/min。激光连接工艺参数设置为激光束23的光斑直径120μm，激光束23的激光功率110W，管子转动一周，连接工艺完成。连接完成后调节第一定位螺母12和第二定位螺母16位置进行下一道连接区定位或连接构件的拆卸。
虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构一种可定位弹性内撑结构，其特征在于，包括螺杆(11)、第一定位螺母(12)、第一传力导管(13)、空心弹性内撑(14)、第二传力导管(15)和第二定位螺母(16)，所述第一定位螺母(12)、第一传力导管(13)、空心弹性内撑(14)、第二传力导管(15)和第二定位螺母(16)依次连接并套在螺杆(11)上，通过控制定位螺母与传力导管长度实现对金属/塑料管状装配结构内任意待连接位置管内支撑紧固，通过调节两个定位螺母间距实现空心弹性内撑的膨胀与收缩。
2.根据权利要求1所述一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，其特征在于，所述空心弹性内撑(14)包括导向套(141)和多个弹簧钢片(142)，所述多个弹性片(142)均匀环形排列，弹性片(142)两端分别固定在两个导向套(141)上，膨胀后形成灯笼形状的空心弹性内撑(14)。
3.根据权利要求2所述一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，其特征在于，所述空心弹性内撑(14)的弹性片(142)为S型。
4.根据权利要求1所述一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，其特征在于，所述螺杆(11)的表面光滑，长度大于待连接管状装配结构50～100mm，外径小于待连接管状装配结构内径0～10mm。
5.根据权利要求4所述一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，其特征在于，所述螺杆(14)的螺纹类型为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹及锯齿状形螺纹中的一种。
6.根据权利要求1所述一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，其特征在于，所述第一传力导管(13)和第二传力导管(15)内径大于所述螺杆(11)外径11～12mm，所述第一传力导管(13)和第二传力导管(15)的壁厚为11～12mm。
7.根据权利要求6所述一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，其特征在于，所述第一传力导管(13)和第二传力导管(15)的长度为已装配金属与塑料管装配结构总长的1/2，保证在装配体外实现对连接位置装配，一端与定位螺母紧固，一端与空心弹性内撑紧固。
8.根据权利要求1所述一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，其特征在于，所述第一定位螺母(12)和第二定位螺母(16)的内侧分别加工有与第一传力导管(13)和第二传力导管(15)向匹配的圆环凹坑。
9.根据权利要求2所述一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，其特征在于，所述空心弹性内撑(14)的长度为5～10mm，直径膨胀范围为0～10mm。
10.根据权利要求2所述一种金属/塑料管全位置热连接的可定位弹性内撑结构，其特征在于，所述导向套(141)内径大于所述螺杆(11)外径0～11mm，在导向套(141)上加工有与传力导管相匹配的圆环凹坑。
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