CN113275819A - 一种搅拌摩擦焊工装 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种搅拌摩擦焊工装，包括用于从内部支撑筒体的支撑横梁以及用于安装支撑横梁的第一支撑机构和第二支撑机构，所述支撑横梁的两端分别架设在第一支撑机构和第二支撑机构上，所述支撑横梁具有用于支撑筒体待焊接部位背面的支撑板，且所述支撑横梁设置有用于对筒体轴向定位的定位结构，所述筒体搅拌摩擦焊接工装还包括用于从外部将筒体压紧在支撑板上的压紧机构。本发明，筒体装夹时，从支撑横梁的一端装入，套于支撑横梁外围，压紧机构压在筒体外壁，与支撑板共同将筒体夹紧；其中支撑横梁上设置定位结构，便于筒体轴向装入时的定位，通过定位及夹紧后便可进行搅拌摩擦焊接，该工装便于筒体的装夹。
Description
技术领域
本发明属于搅拌摩擦焊技术领域，涉及一种搅拌摩擦焊工装。
背景技术
搅拌摩擦焊接是一种固态塑化连接技术，焊接过程中焊缝金属不熔化即可形成焊缝。搅拌摩擦焊技术自问世以来，在低熔点金属的焊接领域获得广泛的应用，尤其是铝合金。搅拌摩擦焊接技术有下列特点：不产生熔化焊接缺陷、焊接变形小、操作简单、适用于多种材料和接头形式。
尽管搅拌摩擦焊具有许多熔化焊接方法无可比拟的优势，但是目前在焊接筒体结构时，更多的采用熔化焊接技术。主要原因是搅拌摩擦焊接需要对焊缝背面提供刚性支撑，而熔化焊接方法则不需要，对很多焊接结构而言，背面刚性支撑难以提供，尤其是筒体结构。现有技术中常见的是用于筒体环缝焊接的支撑工装，对于筒体轴向缝焊接的支撑结构较少。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种筒体搅拌摩擦焊接工装，便于在搅拌摩擦焊接过程中对筒体进行支撑固定，便于快速筒体在工装上的快速装夹和拆卸。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明技术方案如下：一种搅拌摩擦焊工装，包括用于从内部支撑筒体的支撑横梁以及用于安装支撑横梁的第一支撑机构和第二支撑机构，所述支撑横梁的第一端固定安装在第一支撑机构上，所述第二支撑机构包括固定座以及安装在固定座上的滑动座，所述支撑横梁的第二端支撑在滑动座上，所述滑动座能够相对于固定座沿垂直于支撑横梁的方向运动，在第一位置与第二位置之间切换，并通过锁紧机构锁定在指定位置，当滑动座位于第一位置时，挡在筒体的第二端外，当滑动座位于第二位置时，与支撑横梁错开，所述筒体可轴向移出，所述固定座上设置有用于将支撑横梁的第二端与固定座之间拉紧的拉紧机构；所述支撑横梁具有用于支撑筒体待焊接部位背面的支撑板，且所述支撑横梁上设置有用于对筒体轴向定位的定位结构，所述定位结构靠近所述支撑横梁的第一端；所述搅拌摩擦焊工装还包括用于从外部将筒体压紧在支撑板上的压紧机构。
可选地，所述定位结构包括两个定位销，两个定位销分别位于筒体焊缝的两侧。
可选地，所述压紧机构包括用于压在筒体端部焊缝两侧的引弧压紧板，所述引弧压紧板朝向筒体一侧的下部设置有用于压紧筒体端部的台阶部，所述引弧压紧板上沿支撑横梁的长度方向开设有用于避让搅拌头的避让槽，所述避让槽竖向贯通引弧压紧板，并与筒体的焊缝对应。
可选地，所述支撑横梁两端的上表面分别设置有一个引弧压紧板，所述引弧压紧板与所述支撑横梁通过螺钉可拆卸连接。
可选地，所述压紧机构还包括多个安装在工作台上的压板结构，所述压板结构位于支撑横梁的两侧。
可选地，所述支撑横梁的支撑板上通过螺栓可拆卸地安装有用于与筒体内壁接触进行支撑的第二支撑板。
可选地，所述第一支撑机构和固定座分别通过螺栓安装在工作台上，所述固定座上沿垂直于支撑横梁的方向设置有滑轨，所述滑轨上设置有滑块，所述滑动座安装在滑块上，并与滑轨之间设置有所述锁紧机构。
可选地，所述拉紧机构包括至少一组拉紧杆，所述拉紧杆可转动地安装在固定座上，并能在放下状态和立起状态之间切换，所述支撑横梁的第二端端部开设有卡槽，所述拉紧杆转动至立起状态时位于卡槽内，所述拉紧杆的上端设置有螺纹，并通过螺母与支撑横梁之间压紧，当拉紧杆转动至放下状态时，筒体可轴向移出。
可选地，所述固定座上设置有耳座，所述拉紧杆的下端与耳座通过转销转动连接，所述拉紧杆和耳座均为两组。
本发明的有益效果是：第一支撑机构和第二支撑机构用于与工作台连接，筒体装夹时，从支撑横梁的一端装入，套于支撑横梁外围，筒体的待焊接位置位于支撑横梁上方，筒体待焊接部位的背面支撑在支撑横梁的支撑板上，压紧机构压在筒体外壁，与支撑板共同将筒体夹紧，压紧机构避开焊接位置，从而使得筒体整体支撑在支撑横梁上；其中支撑横梁上设置定位结构，便于筒体轴向装入时的定位，通过定位及夹紧后便可进行搅拌摩擦焊接，该工装便于筒体的装夹。第一支撑机构固定，第二支撑机构分为滑动座和固定座的方式，能够将滑动座快速移开，为筒体装入和移出支撑横梁提供便利，避免干涉，在支撑到位后通过拉紧机构快速锁紧，从而缩短了筒体装夹拆卸的时间，提高了筒体焊接的效率。
附图说明
图1为本发明一个实施例中筒体装夹状态的结构示意图；
图2为图1中省略工作台和压板结构的示意图；
图3为图2中另一侧示意图；
图4为图3的俯视示意图；
图5为图4中局部视图；
图6为图3中省略筒体的示意图；
图7为图6中局部视图；
图8为引弧压紧板的示意图。
零件标号说明：
1-工作台；2-支撑横梁；21-卡槽；3-第一支撑机构；4-第二支撑机构；41-固定座；42-滑动座；43-滑轨；44-拉紧杆；45-耳座；46-螺母；51-引弧压紧板；51a-避让槽；51b-台阶部；51c-凹槽；52-压板结构；6-筒体；61-焊缝；7-定位结构；8-第二支撑板。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
实施例
如图1至图4所示，一种筒体搅拌摩擦焊接工装，筒体待焊接的缝隙沿筒体轴向，该工装包括用于从内部支撑筒体6的支撑横梁2以及用于安装支撑横梁2的第一支撑机构3和第二支撑机构4，支撑横梁2的两端分别架设在第一支撑机构3和第二支撑机构4上，筒体6焊接时，套在支撑横梁2外，其中，支撑横梁2具有用于支撑筒体6待焊接部位背面的支撑板，且支撑横梁2设置有用于对筒体6轴向定位的定位结构7，筒体搅拌摩擦焊接工装还包括用于从外部将筒体6压紧在支撑板上的压紧机构。
如图所示，第一支撑机构3和第二支撑机构4用于与工作台1连接，筒体6装夹时，从支撑横梁2的一端装入，套于支撑横梁2外围，筒体6的待焊接位置位于支撑横梁2上方，筒体6待焊接部位的背面（即与焊缝61对应侧的内壁）支撑在支撑横梁2的支撑板上，压紧机构压在筒体6外壁（待焊接部位的正面），与支撑板共同将筒体6夹紧，压紧机构要避开焊接位置，从而使得筒体6整体支撑在支撑横梁2上，压紧机构可设置在筒体6两侧或者两端侧，以避开焊接位置；其中支撑横梁2上设置定位结构7，便于筒体6轴向装入时的定位，通过定位及夹紧后便可进行搅拌摩擦焊接，该工装便于筒体6的装夹。
在一个实施方式中，定位结构7包括设置在支撑横梁2其中一端的两个定位销，两个定位销分别位于筒体6的焊缝61的两侧，本例中定位销位于支撑横梁2远离筒体6装入的一端。两个定位销便于筒体6轴向定位，且能够避开焊缝61位置，避免干涉。其他实施方式中也可以是定位块等。
在一个实施方式中，支撑横梁2的第一端固定安装在第一支撑机构3上，第一支撑机构3为支撑座，该支撑座通过螺栓安装在工作台1上，支撑横梁2与支撑座通过螺栓连接或者焊接。
如图4至图7所示，第二支撑机构4包括固定座41以及安装在固定座41上的滑动座42，固定座41通过螺栓安装在工作台1上，支撑横梁2的第二端支撑在滑动座42上，滑动座42能够相对于固定座41沿垂直于支撑横梁2的方向运动，并能够在第一位置与第二位置之间切换，当滑动座42位于第一位置时，挡在筒体6的第二端外，当滑动座42位于第二位置时，与支撑横梁2错开，筒体6可轴向移出；固定座41与滑动座42之间设置有锁紧机构，用于滑动座42将锁定在指定位置，固定座41与支撑横梁2之间设置有用于将支撑横梁2的第二端与固定座41之间拉紧的拉紧机构。
上述结构，第一支撑机构3固定在工作台1上，定位销设置在支撑横梁2上靠近第一支撑机构3的一端，筒体6装夹和拆卸时，从支撑横梁2的靠近第二支撑机构4的一端（即支撑横梁2的第二端）装入和取出，由于滑动座42能够相对于固定座41滑动，滑动方向为垂直于筒体6和支撑横梁2的方向；因此在筒体6装夹和拆卸时，能够滑动至第二位置，与筒体6错开，此时筒体6可装入或取出支撑横梁2；装入后，滑动座42滑动至支撑横梁2下方，将支撑横梁2支撑起，并通锁紧机构锁定位置；且支撑横梁2与固定座41之间通过拉紧机构锁紧，从而将支撑横梁2的位置固定。通过上述结构能够将滑动座42快速移开，为筒体装入和移出支撑横梁2提供便利，避免干涉，在支撑到位后通过拉紧机构快速锁紧，从而缩短了筒体装夹拆卸的时间，提高了筒体焊接的效率。
具体地，固定座41为底板，固定座41上沿垂直于支撑横梁2的方向设置有滑轨43，滑轨43上设置有滑块，滑动座42通过螺栓安装在滑块上，滑块与滑轨43之间设置有锁紧机构，锁紧机构为滑块与滑轨43之间的常用结构，不再赘述。
其中，拉紧机构包括至少一组拉紧杆44，拉紧杆44可转动地安装在固定座41上，并能在放下状态和立起状态之间切换，支撑横梁2的第二端端部开设有卡槽21，拉紧杆44转动至立起状态时位于卡槽21内，拉紧杆44的上端设置有螺纹，螺纹段外套有螺母46，通过螺母46、垫片等与支撑横梁2之间压紧，从而支撑横梁2压紧在滑动座42上，当拉紧杆44转动至放下状态时，筒体6可轴向移出，避免与筒体6干涉。拉紧杆44的锁紧方式，可实现快速的锁紧和拆开，提供装夹效率。
具体地，固定座41上设置有耳座45，拉紧杆44的下端与耳座45通过转销转动连接，拉紧杆44和耳座45均为两组。
如图1、图4和图8所示，在一个实施方式中，所述压紧机构包括用于压在筒体6端部焊缝61两侧的引弧压紧板51以及用于从筒体6左右两侧压紧筒体6的压板结构52，其中，引弧压紧板51朝向筒体6一侧的下部设置有用于压紧筒体6端部的台阶部51b，引弧压紧板51上沿支撑横梁2的长度方向（前后方向）开设有用于避让搅拌头的避让槽51a，避让槽51a竖向贯通引弧压紧板51，并与筒体6的焊缝61对应。该结构，在筒体6安装在支撑横梁2上后，通过引弧压紧板51对筒体6端部压紧，通过多个沿筒体6长度方向布置的压板结构52从筒体6侧面压紧；从而保证筒体6装夹的稳定性，且引弧压紧板51也起到一定轴向的限位作用。引弧压紧板51的避让槽51a，便于搅拌摩擦焊时，当搅拌头焊接至端部位置时，能够避开搅拌头。
本例中，支撑横梁2两端的上表面分别设置有一个引弧压紧板51，两个引弧压紧板51的避让槽51a相对，引弧压紧板51与支撑横梁2通过螺钉可拆卸连接，以便于拆装筒体6。其中引弧压紧板51的底部沿支撑横梁2长度方向开设有凹槽51c，两侧通过螺栓与支持横梁连接，以便于稳定安装。
其中，压板结构52为常用结构，压板结构52位于支撑横梁2的两侧，安装在工作台1上。
在另一实施方式中，支撑横梁2的支撑板上通过螺栓可拆卸地安装有第二支撑板8，第二支撑板8用于直接与筒体6内壁接触，对筒体6进行支撑，而引弧压紧板51通过螺钉可拆卸地安装在第二支撑板8上。第二支撑板8可拆卸地与支撑横梁2连接，当第二支撑板8损坏后，可直接更换第二支撑板8，从而避免更换支撑横梁2，节约成本。本例中支撑横梁2采用工字钢，其上部形成所述支撑板，下部支撑在第一支撑机构3和第二支撑机构4上，为提高强度，支撑横梁2两侧和端部也可以设置加强板。
该工装，在筒体6装夹时，将拉紧杆44转动至放下位置，支撑横梁2的第二端由外部辅助机构抬起，第一端支撑在第一支撑机构3上，解锁滑动座42，滑动座42滑动至与支撑横梁2错开的位置，从支撑横梁2第二端将筒体6外套地放置在支撑横梁2上，然后将滑动座42滑动至支撑横梁2下方，支撑所述支撑横梁2的第二端；到位后将滑动座42与滑轨43之间锁紧，并将拉紧杆44转动至立起位置，拉紧杆44卡入卡槽21内，并通过拉紧杆44上的螺母46和垫片等压在支撑横梁2上方，使其与固定座41之间相对固定，从而实现筒体6的装入，完成通过支撑横梁2第一端的定位销轴向定位，然后通过引弧压紧板51和各个压板结构52压紧筒体6；之后便可进行搅拌摩擦焊接；焊接完成后，打开压紧机构、拉紧杆44，并将滑动座42滑动至与支撑横梁2错开的位置，此时便可将筒体6从支撑横梁2第二端取下，完成一次焊接，当然在筒体6装入和取下的过程中，支撑横梁2的第二端可由外部的支撑机构辅助支撑。
本发明，通过定位结构7便于筒体6轴向定位，通过两端侧设置的引弧压紧板51和压板结构52，能够稳定的压紧筒体6，并有效的避开焊缝61位置。支撑横梁2的两端支撑，第一端固定，第二端可沿垂直于筒体6的方向滑动，能够在装夹和拆卸时避让筒体6，便于快速的装夹和拆卸。通过可转动的拉紧杆44进行锁紧的方式，不用拆装多个螺栓，能够实现快速的锁紧和松开，利于提高装夹和拆卸效率，从而提高筒体6的搅拌摩擦焊接效率。
任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种搅拌摩擦焊工装，其特征在于：包括用于从内部支撑筒体的支撑横梁以及用于安装支撑横梁的第一支撑机构和第二支撑机构，所述支撑横梁的第一端固定安装在第一支撑机构上，所述第二支撑机构包括固定座以及安装在固定座上的滑动座，所述支撑横梁的第二端支撑在滑动座上，所述滑动座能够相对于固定座沿垂直于支撑横梁的方向运动，在第一位置与第二位置之间切换，并通过锁紧机构锁定在指定位置，当滑动座位于第一位置时，挡在筒体的第二端外，当滑动座位于第二位置时，与支撑横梁错开，所述筒体可轴向移出，所述固定座上设置有用于将支撑横梁的第二端与固定座之间拉紧的拉紧机构；所述支撑横梁具有用于支撑筒体待焊接部位背面的支撑板，且所述支撑横梁上设置有用于对筒体轴向定位的定位结构，所述定位结构靠近所述支撑横梁的第一端；所述搅拌摩擦焊工装还包括用于从外部将筒体压紧在支撑板上的压紧机构。
2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于：所述定位结构包括两个定位销，两个定位销分别位于筒体焊缝的两侧。
3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于：所述压紧机构包括用于压在筒体端部焊缝两侧的引弧压紧板，所述引弧压紧板朝向筒体一侧的下部设置有用于压紧筒体端部的台阶部，所述引弧压紧板上沿支撑横梁的长度方向开设有用于避让搅拌头的避让槽，所述避让槽竖向贯通引弧压紧板，并与筒体的焊缝对应。
4.根据权利要求3所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于：所述支撑横梁两端的上表面分别设置有一个引弧压紧板，所述引弧压紧板与所述支撑横梁通过螺钉可拆卸连接。
5.根据权利要求3所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于：所述压紧机构还包括多个安装在工作台上的压板结构，所述压板结构位于支撑横梁的两侧。
6.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于：所述支撑横梁的支撑板上通过螺栓可拆卸地安装有用于与筒体内壁接触进行支撑的第二支撑板。
7.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于：所述第一支撑机构和固定座分别通过螺栓安装在工作台上，所述固定座上沿垂直于支撑横梁的方向设置有滑轨，所述滑轨上设置有滑块，所述滑动座安装在滑块上，并与滑轨之间设置有所述锁紧机构。
8.根据权利要求7所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于：所述拉紧机构包括至少一组拉紧杆，所述拉紧杆可转动地安装在固定座上，并能在放下状态和立起状态之间切换，所述支撑横梁的第二端端部开设有卡槽，所述拉紧杆转动至立起状态时位于卡槽内，所述拉紧杆的上端设置有螺纹，并通过螺母与支撑横梁之间压紧，当拉紧杆转动至放下状态时，筒体可轴向移出。
9.根据权利要求8所述的搅拌摩擦焊工装，其特征在于：所述固定座上设置有耳座，所述拉紧杆的下端与耳座通过转销转动连接，所述拉紧杆和耳座均为两组。
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