CN114918527B - 一种长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置，包括第一支撑部、第二支撑部、夹具体及第一楔块，第一支撑部、第二支撑部均固定安装于振动滑台，夹具体的两端分别与第一支撑部、第二支撑部接触且用于夹持长叶片；第二支撑部上设有凸台，夹具体上开设有与凸台相适配的卡槽，夹具体靠近第二支撑部的一端为楔形端，第一楔块与夹具体的楔形端接触且用于带动夹具体沿振动滑台的长度方向移动。该长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置的目的是解决长叶片线性摩擦焊接时无法实现可靠夹紧固定的问题。

Description

一种长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置

技术领域

本发明涉及线性摩擦焊技术领域，具体涉及一种长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置。

背景技术

线性摩擦焊接(Linear Friction Welding)是近年来得到快速发展的一种焊接方法，主要应用于钛合金零件的制造，其焊接原理见图1。

焊件2在垂直方向上以一定频率和振幅实现线性振动，焊件1在水平方向顶锻力的作用下和焊件2端面接触，在接触面上发生高频摩擦产生热量，随着温度升高，接触面材料发生软化并被挤出，当挤出达到一定程度时，快速停止振动，并施加顶锻力，将两个焊件连接为一体，完成焊接过程。

目前，线性摩擦焊技术主要应用于飞机发动机中钛合金整体叶盘的制造，将数十个叶片依次和中央的轮盘焊接成为一体。

当前叶片的叶身长度小于300mm，“振动滑台”是线性摩擦焊接设备的一部分，在油缸驱动下实现高频振动，“下块”通过水平面和垂直面的螺钉安装在L型“振动滑台”的下部，可承受向上和向下的较大载荷；“上块”仅通过垂直面的螺钉安装在“振动滑台”的上部，承受向上和向下的载荷相对较小。

“短叶片”放入“夹具体”中，用“楔块”将“叶片”固定，“第一楔块”用“螺母”拧紧；将“夹具体”放入“上块”和“下块”中间，用“螺钉”驱动“下第一楔块”水平向左运动，“下楔块”的斜面推动“夹具体”向上运动，将“夹具体”牢固顶紧到“下块”，最后“夹具体”被“上块”和“下块”可靠锁紧固定；

因为叶片的叶身长度较短，因此“上块”可承受一定的垂直方向焊接力而不会产生较大的变形。

对于较长的叶片，如图2所示，目前最长叶片长度达到600mm。如果采用常规夹紧结构，“上块”和“下块”的悬伸显著增加，刚度明显降低，在垂直方向的夹紧力或焊接力作用下，“上块”和“下块”均容易产生较大的翻转变形，导致无法可靠夹紧固定，焊接无法实现。

因此，发明人提供了一种长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置，解决了长叶片线性摩擦焊接时无法实现可靠夹紧固定的技术问题。

(2)技术方案

本发明提供了一种长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置，包括第一支撑部、第二支撑部、夹具体及第一楔块，所述第一支撑部、所述第二支撑部均固定安装于振动滑台，所述夹具体的两端分别与所述第一支撑部、所述第二支撑部接触且用于夹持长叶片；其中，

所述第二支撑部上设有凸台，所述夹具体上开设有与所述凸台相适配的卡槽，所述夹具体靠近所述第二支撑部的一端为楔形端，所述第一楔块与所述夹具体的楔形端接触且用于带动所述夹具体沿所述振动滑台的长度方向移动。

进一步地，所述第二支撑部在垂直于所述振动滑台方向的长度与所述长叶片的长度及待焊接面积均呈正相关。

进一步地，所述第二支撑部上开设有用于与所述夹具体接触的安装槽，所述第一楔块放置于所述安装槽内，所述凸台设于所述安装槽。

进一步地，所述第一支撑部的支撑端为U型开口部，所述夹具体沿所述U型开口部的轴向移动。

进一步地，所述卡槽开设于所述夹具体靠近所述凸台的端面。

进一步地，所述长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置还包括驱动件，所述驱动件与所述第一楔块连接且用于驱动所述第一楔块水平移动以推动所述夹具体竖向运动。

进一步地，所述驱动件为螺钉，所述螺钉穿设于所述第二支撑部且与所述第一楔块连接。

进一步地，所述卡槽的宽度大于所述凸台的宽度。

(3)有益效果

综上，本发明通过在第二支撑部上设置凸台，在夹具体对应的位置处开设卡槽，当第一楔块运动时，第一楔块的上斜面推动夹具体向上运动，最终卡槽和凸台的下端面接触，承受向上的焊接力，实现了长叶片在进行线性摩擦焊接时能够可靠夹紧固定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是线性摩擦焊原理图；

图2是线性摩擦焊接的长叶片的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置的立视图；

图4是本发明实施例提供的一种长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置的主视图；

图5是图4中的A-A面剖视图；

图6是图5中的B处放大图；

图7是本发明实施例提供的一种长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置的凸台的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置的卡槽的结构示意图。

图中：

1-振动滑台；2-第一支撑部；3-第二支撑部；301-凸台；302-安装槽；4-夹具体；401-卡槽；5-第一楔块；6-第二楔块；100-长叶片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

图3是本发明实施例提供的一种长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置的结构示意图，如图3-6所示，该装置可以包括第一支撑部2、第二支撑部3、夹具体4及第一楔块5，第一支撑部2、第二支撑部3均固定安装于振动滑台1，夹具体4的两端分别与第一支撑部2、第二支撑部3接触且用于夹持长叶片100；其中，

第二支撑部3上设有凸台301，夹具体4上开设有与凸台301相适配的卡槽401，夹具体4靠近第二支撑部3的一端为楔形端，第一楔块5与夹具体4的楔形端接触且用于带动夹具体4沿振动滑台1的长度方向移动。

在上述实施方式中，通过在第二支撑部3上设置凸台301，在夹具体4对应的位置处开设卡槽401，当第一楔块5运动时，第一楔块5的上斜面推动夹具体4向上运动，最终卡槽401和凸台301的下端面接触，承受向上的焊接力，实现了长叶片在进行线性摩擦焊接时能够可靠夹紧固定。

另外，在夹具体4内设置用于固定长叶片100的第二楔块6，以防止在焊接过程中长叶片100在夹具体4内发生相对移动。

作为一种可选的实施方式，第二支撑部3在垂直于振动滑台1方向的长度与长叶片100的长度及待焊接面积均呈正相关。其中，增大第二支撑部3的尺寸和刚度，使第二支撑部3成为垂直方向的向上力和向下力的主承力件。在保证长叶片100可安装的前提下，尽可能提高第二支撑部3的高度以保证其刚度，并在和振动滑台1接触的水平面和垂直面上用螺钉拧紧固定，使二者连接为一体以增加第二支撑部3的承载力。

作为一种可选的实施方式，如图7所示，第二支撑部3上开设有用于与夹具体4接触的安装槽302，第一楔块5放置于安装槽302内，凸台301设于安装槽302。

具体地，安装槽302的开设是为了便于将夹具体4的一端放置于第二支撑部3，并对夹具体4的向下移动进行限位，起到锁紧作用。

作为一种可选的实施方式，如图1所示，第一支撑部2的支撑端为U型开口部，夹具体4沿U型开口部的轴向移动。

具体地，通过U型开口部的设置取消第一支撑部2的夹紧功能，仅保留支撑功能，用来和第二支撑部3共同承受顶锻力。相对于第二支撑部3的主承力功能，第一支撑部2仅实现对夹具体4的辅助支撑。

作为一种可选的实施方式，如图8所示，卡槽401开设于夹具体4靠近凸台301的端面。其中，将卡槽401设置在该位置处能够方便卡槽401与凸台301的快速对接安装。

作为一种可选的实施方式，如图4所示，长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置还包括驱动件，驱动件与第一楔块5连接且用于驱动第一楔块5水平移动以推动夹具体4竖向运动。

具体地，驱动件的设置能够方便带动第一楔块5在安装槽302内运动，从而带动夹具体4竖向运动。

作为一种可选的实施方式，驱动件为螺钉，螺钉穿设于第二支撑部3且与第一楔块5连接。其中，使用螺钉简单方便，降低成本。

作为一种可选的实施方式，卡槽401的宽度大于凸台301的宽度。其中，这样的设计能够便于凸台301快速安装于卡槽401内，同时也给凸台301的移动预留了一定的空间。一般地，卡槽401与凸台301的宽度差值可以是2～10mm。

其中，凸台301的尺寸确定：当凸台301受到向上的焊接力时，凸台301受到挤压和剪切，当挤压强度足够时，抗剪切强度必然满足，故只需进行挤压强度校核。

在一具体实施例中，当第二支撑部3采用40Cr合金钢，在线性摩擦焊接这种冲击载荷条件下，40Cr材料的许用挤压应力约为110MPa。因而在本次焊接过程中，当向上的焊接力为260kN时，凸台301的尺寸可以设计为165mm*30mm*16mm(当然，凸台301的具体尺寸并不限定于此)，凸台301下平面受到的挤压应力σ＝260/165/16*1000＝98.5MPa＜110MPa，满足使用要求。

本发明具体是通过改变第一支撑部2和第二支撑部3的尺寸大小和功能，增大第二支撑部3的尺寸和刚度，使第二支撑部3成为垂直方向力的主承力件；取消第一支撑部2的夹紧功能，仅保留支撑功能，用来承受部分顶锻力。由此开发的长叶片线性摩擦焊接夹紧方法和装置，可实现叶片的可靠夹紧固定，实现了大负载的线性摩擦焊接。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置，其特征在于，包括第一支撑部（2）、第二支撑部（3）、夹具体（4）及第一楔块（5），所述第一支撑部（2）、所述第二支撑部（3）均固定安装于振动滑台（1），所述夹具体（4）的两端分别与所述第一支撑部（2）、所述第二支撑部（3）接触且用于夹持长叶片（100）；其中，

所述第二支撑部（3）上设有凸台（301），所述夹具体（4）上开设有与所述凸台（301）相适配的卡槽（401），所述夹具体（4）靠近所述第二支撑部（3）的一端为楔形端，所述第一楔块（5）与所述夹具体（4）的楔形端接触且用于带动所述夹具体（4）沿所述振动滑台（1）的长度方向移动；

所述第二支撑部（3）上开设有用于与所述夹具体（4）接触的安装槽（302），所述第一楔块（5）放置于所述安装槽（302）内，所述凸台（301）设于所述安装槽（302）；

所述第一支撑部（2）的支撑端为U型开口部，所述夹具体（4）沿所述U型开口部的轴向移动；

所述卡槽（401）开设于所述夹具体（4）靠近所述凸台（301）的端面。

2.根据权利要求1所述的长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置，其特征在于，所述第二支撑部（3）在垂直于所述振动滑台（1）方向的长度与所述长叶片（100）的长度及待焊接面积均呈正相关。

3.根据权利要求1所述的长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置，其特征在于，还包括驱动件，所述驱动件与所述第一楔块（5）连接且用于驱动所述第一楔块（5）水平移动以推动所述夹具体（4）竖向运动。

4.根据权利要求3所述的长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置，其特征在于，所述驱动件为螺钉，所述螺钉穿设于所述第二支撑部（3）且与所述第一楔块（5）连接。

5.根据权利要求1所述的长叶片的线性摩擦焊接夹紧装置，其特征在于，所述卡槽（401）的宽度大于所述凸台（301）的宽度。

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