CN114951894A - 一种浸渍钎焊夹具 - Google Patents

Abstract

本申请涉及压缩机零部件生产制作技术领域，特别是涉及一种浸渍钎焊夹具，应用于将半开式叶轮与轮盖通过浸渍钎焊的方式制成闭式叶轮总成。其中，该夹具包括底座，底座的中部设置有用于安装半开式叶轮的叶轮定位机构，另底座上沿圆周方向间隔布置有多个用于紧固轮盖的预紧组件；半开式叶轮与轮盖之间设置有用于限定两者之间装配焊缝间隙的间隙控制机构。本申请通过合理设计的夹具结构，实现了对半开式叶轮与轮盖的精确定位并且能够有效保证两者之间装配尺寸的精确和一致性；另外夹具整体结构简单、刚度可靠、质量小，可以最大程度降低夹具对浸渍钎焊液体介质温度场的扰动，保证焊接工艺参数的稳定，从而实现焊缝质量的最优化。

Description

一种浸渍钎焊夹具

技术领域

本申请涉及压缩机零部件生产制作技术领域，特别是涉及一种浸渍钎焊夹具，应用于将半开式叶轮与轮盖通过浸渍钎焊的方式焊接制成闭式叶轮总成。

背景技术

目前，闭式叶轮总成的制造方法之一是将半开式叶轮与轮盖采用浸渍钎焊的方法焊接于一体以形成闭式叶轮。浸渍钎焊，也叫液体介质中钎焊，是把焊件局部或整体进入盐、混合物熔液或钎料熔液中，依靠这些液体介质的热量来实现钎焊的焊接工艺。浸渍钎焊由于生产效率高、焊接温度能够精确控制，且焊接过程中液体介质能够隔绝空气，保护焊件不受氧化，因而工业上被广泛地用来钎焊各种合金。

现有技术中，多有关于大型叶轮的轮盘与叶片焊接相关夹具设计技术的记载，对于应用于浸渍钎焊工艺实现半开式叶轮与轮盖焊接所需的夹具少有涉及。

因此，设计研发一种能够用于半开式叶轮与轮盖焊接的浸渍钎焊夹具，十分必要。

发明内容

本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中发现，采用浸渍钎焊加工时，焊前需要将半开式叶轮与轮盖组装好，再利用夹具把各个部件固定，并需在叶轮与轮盖之间设置一定的装配间隙，用于形成焊缝。上述装配间隙是焊接过程中影响焊缝质量最为重要的工艺参数之一，叶轮与轮盖之间装配间隙的稳定与一致是实现焊缝良好的保证。同时，浸渍钎焊的焊接过程是在液体介质的温度场中进行的，焊接过程中稳定的温度场也是保证焊接参数的稳定与最优化、从而最终保证焊缝质量的重要参数。如果焊接时使用的焊接夹具质量较大将对焊接工件周边的介质温度场产生较大影响，影响焊接介质温度的稳定性，因此焊接夹具的质量设计得越小，夹具的热变形就越小，从能越能保证焊缝质量，提高产品的成品率。

基于发明人的上述发现，本申请的目的在于提供一种浸渍钎焊夹具，应用于以浸渍钎焊工艺实现半开式叶轮与轮盖焊接，该夹具能够精确定位，控制半开式叶轮与轮盖之间的钎焊焊缝装配间隙，又不会对焊件周边的焊接介质温度场造成大的扰动，从而实现焊缝质量的最优化。

基于上述目的，本申请采用以下技术方案：提供一种浸渍钎焊夹具，应用于以浸渍钎焊工艺实现半开式叶轮与轮盖的焊接，包括：底座、叶轮定位机构、间隙控制机构以及预紧机构；其中，所述叶轮定位机构安装于所述底座的中部，所述叶轮定位机构与所述半开式叶轮配合，用于所述半开式叶轮的定位；所述间隙控制机构设置于所述半开式叶轮与所述轮盖之间，用于限定所述半开式叶轮与轮盖之间的装配间隙；所述预紧机构包括沿所述底座的周向间隔布置的多个预紧组件，且，多个所述的预紧组件共同施力于所述轮盖，用于实现各装配部件的固定。

在本申请一种可能实现中，所述底座包括：中间盘以及至少三个连接臂；所述叶轮定位机构安装于所述中间盘的中部；多个所述的连接臂沿所述中间盘的圆周均匀辐射布置，所述预紧组件安装于所述连接臂。

在本申请的一种可能实现中，所述中间盘与多个所述的连接臂采用一体式结构。

在本申请的一种可能实现中，所述叶轮定位机构包括：支柱，所述支柱从所述中间盘的中心向上延伸，且，所述支柱设置定位结构，所述定位结构与所述半开式叶轮的中心孔配合实现所述半开式叶轮的对中定位。

在本申请的一种可能实现中，所述半开式叶轮与所述底座之间设置间隙。

在本申请的一种可能实现中，所述预紧组件包括：支撑臂以及预紧结构；所述支撑臂安装于所述连接臂的端部；所述预紧结构安装于所述支撑臂，且，所述预紧结构通过施力于所述轮盖实现所述轮盖、所述塞块及所述半开式叶轮的相对固定。

在本申请的一种可能实现中，所述预紧结构弹性抵接所述轮盖。

在本申请的一种可能实现中，所述间隙控制机构包括：多个塞块，所述塞块在厚度方向抵接于所述半开式叶轮与所述轮盖之间，且，所述塞块的厚度尺寸适配于所述半开式叶轮与轮盖之间的装配间隙。

在本申请的一种可能实现中，所述塞块包括第一端部和第二端部，所述第一端部布置于所述轮盖与所述半开式叶轮之间的出气口处、所述第二端部通过抵接所述支撑臂实现安装限位。

在本申请的一种可能实现中，所述支柱可拆卸连接一控制柄。

本申请的有益效果在于：

1.叶轮定位机构与半开式叶轮配合实现对叶轮的定位，间隙控制机构布置于半开式叶轮与轮盖之间，用于限定半开式叶轮与轮盖之间的装配间隙，预紧机构沿周向多点共同施力，实现各个装配部件的均匀预紧固定，通过上述方式，实现对半开式叶轮与轮盖之间装配尺寸准确定位的功能需求，充分保证半开式叶轮与轮盖之间各处装配间隙的精确与一致；

2.整个夹具的结构简单、质量小，降低了夹具对钎焊介质温度场干扰的不利影响。

附图说明

图1根据本申请的一些实施例，示出了浸渍钎焊夹具的结构示意图；

图2根据本申请的一些实施例，示出了浸渍钎焊夹具的前视图；

图3根据本申请的一些实施例，示出了底座的结构示意图；

图4根据本申请的一些实施例，示出了浸渍钎焊夹具与半开式叶轮、轮盖的装配结构示意图；

图5根据本申请的一些实施例，示出了图4的局部剖视图；

图6根据本申请的一些实施例，示出了图4的前视图；

图7根据本申请的一些实施例，示出了塞块的结构示意图；

图8根据本申请的一些实施例，示出了浸渍钎焊夹具另一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本申请的技术特征和优点作更详细的说明，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所示的技术特征的重要性。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本申请的实施例提供一种应用于浸渍钎焊工艺实现半开式叶轮与轮盖焊接的浸渍钎焊夹具，通过合理设计夹具的结构，实现半开式叶轮与轮盖的精确定位，充分保证半开式叶轮与轮盖之间装配间隙的稳定和一致，同时又不会对焊接介质温度场造成大的扰动，从而实现焊缝质量的最优化。

为实现上述目的，本申请实施例的基本思路如下：

一种浸渍钎焊夹具，请参阅图1-图2，包括：底座10、叶轮定位机构、间隙控制机构以及预紧机构；其中，底座10在夹具的底部形成支撑，并用于安装叶轮定位机构和预紧机构；叶轮定位机构安装于底座10的中部，与半开式叶轮配合，用于半开式叶轮的安装及定位；间隙控制机构布置于半开式叶轮与轮盖之间，用于限定半开式叶轮与轮盖之间的装配间隙；预紧机构包括沿底座10的周向间隔布置的多个预紧组件(30)，多个预紧组件(30)沿周向共同施力于轮盖，使各个装配部件沿周向被均匀地装夹固定。通过上述方式，实现半开式叶轮、轮盖的精确定位与固定，保证叶轮与轮盖之间各处装配间隙的一致与稳定，为后续的浸渍钎焊过程中能够形成良好的焊缝提供条件。

在一些实施方式中，请参阅图3，底座10包括中间盘11和多个连接臂12，底座10的中部为小尺寸的中间盘11，用于安装叶轮定位机构，中间盘11可以设置为实体结构，以提高底座10的整体刚度，将中间盘11的尺寸缩小，有利于减小底座10的整体质量；多个连接臂12沿中间盘11的圆周方向向外辐射，且均匀间隔布置；优选地，连接臂12与中间盘11采用一体式结构，为整体加工而成，有利于保证底座10各个位置的刚度与尺寸精度，避免装配误差引起的尺寸精度降低，同时也可以尽可能的减小夹具的总体质量，以降低对夹具附近介质温度场的干扰。

连接臂12用于安装预紧组件30，预紧组件30的数量与连接臂12的数量相匹配，多个预紧组件30沿轮盖的周向多点同时施力，可以较好地保证将叶轮和轮盖在周向均匀地装夹。为了保证固定效果，连接臂12的数量至少为三个，本实施例中，为了兼顾固定效果，同时考虑到最大程度地降低夹具的质量，将连接臂12的数量设置为三个，中间盘11每间隔120°沿径向延伸出一个用于安装预紧组件30的连接臂12。

叶轮定位机构包括：支柱21，支柱21安装于中间盘11的中心处并从中间盘11向上延伸，支柱21上设定位结构211，定位结构211与半开式叶轮的中心孔配合实现半开式叶轮的对中定位；示例性地，请参阅图1-图2，定位结构211可以是设置在支柱21顶端的台阶轴结构，包括轴颈211和轴肩212；请参阅图4-图5，半开式叶轮51通过其中心孔511套设于上述台阶结构的轴颈211上，并通过抵接轴肩212实现轴向下方的限位。支柱21与中间盘11之间可以通过螺接的方式连接，请参阅图1-图3，中间盘11的中心处设置第一安装孔111，支柱21的底部设置螺纹孔，支柱21通过第一螺栓22固定于上述第一安装孔111，实现与底座10的可拆卸连接。

在一些更佳的实施方式中，请参阅图6，半开式叶轮51安装后，与底座10之间保持有一定的间隙d，以降低对焊件附近介质温度场的干扰。为了保证较好的焊接效果，同时兼顾夹具尺寸及对温度场的影响，间隙d的范围优选可以设置为大于10mm。

请参阅图1-图2，预紧组件30安装于连接臂12的端部，并从连接臂12的端部向上延伸，预紧组件30包括：支撑臂31以及预紧结构32，支撑臂31用于连接连接臂12与预紧结构32；请参阅图4，预紧结构32沿轮盖52的周向多点同时施力，使轮盖52均匀地受力，保证轮盖52与半开式叶轮51之间在周向各处同时受到预紧作用力。因为每个预紧位置都与其余两个预紧位置相关联，可保证各个位置的有效预紧，即使其中某个位置的预紧结构32在焊接过程中发生预紧松弛，另外两个位置的预紧结构32仍能保证各装配部件的有效固定，避免存在个别位置因预紧力不当发生预紧松弛，从而很好地保证半开式叶轮51与轮盖52之间的装配间隙较为一致。在一些实施方式中，请参阅图1-图2，预紧结构32可以是设于支撑臂31端部的预紧螺栓，预紧螺栓螺接于支撑臂31的端部，通过旋拧预紧螺栓使其抵接轮盖52实现对轮盖52的预紧施力。

在一些更佳的实施方式中，预紧结构32在焊接过程中可以自适应地调节预紧力的大小，比如预紧结构32可采用带有一定弹性的预紧方式作用于轮盖52上，示例性地，比如在上述预紧螺栓的前端加装一个垂直于预紧螺栓并仿形于轮盖52的弹力片，预紧螺栓通过弹力片弹性抵接轮盖52，这样做虽然结构略复杂，但焊接过程中预紧力不会松弛，可以更好地防止由于预紧力松弛而导致组装各部件间的相对位置错动，更好地实现焊缝间隙的精准控制。

预紧组件30可以通过螺接的方式安装于连接臂12的端部，请参阅1-图3，连接臂12的端部可以设置第二安装孔121，支撑臂31通过第二螺栓33固定在上述第二安装孔121内。

请参阅图1-图7，间隙控制机构可以包括多个塞块40，塞块40在厚度方向抵接于半开式叶轮51与轮盖52之间，通过塞块40的厚度尺寸D限定半开式叶轮51与轮盖52之间的装配间隙，塞块40与预紧组件30配合实现对装配间隙的准确定位与预紧固定。优选地，塞块40可以设置于半开式叶轮51与轮盖52之间的出气口53处。

在一些更佳的实施方式中，塞块40的数量可以与预紧组件30的数量相匹配，塞块40包括第一端部41和第二端部42，第一端部41布置于出气口53处、第二端部42则通过抵接支撑臂31实现安装限位，塞块的第一端部41可以设置成与出气口53相适配的形状，以使塞块40的安装更牢固，更好地实现间隙控制，塞块的第二端部42可以设置成与支撑臂31相适配的形状，塞块40的第二端部42抵接于支撑臂31上，从而在焊接过程中对塞块40的大范围位移进行干涉，可以阻挡塞块40沿叶轮52径向的运动，实现对塞块40位置的相对控制，防止塞块40在可能松动的情况下脱离整个结构。

在一些实施方式中，请参阅图8，支柱21还可以通过连接件60连接一控制柄70，底座10、叶轮定位机构、预紧机构与间隙控制机构组成夹具的夹持部分，连接件60可以分离控制柄70与夹持部分，在进行半开式叶轮51与轮盖52装夹时，仅组装连接件60以下的夹持部分，降低操作时夹具的质量与尺寸，方便操作。待焊接前再通过连接件60连接控制柄70与夹持部分，进行整体组装，大幅度降低了组装过程的劳动强度、提高了可操控性。

连接件60与支柱21之间、连接件60与控制柄70之间均可以是螺纹连接方式，以使组装更为简单、方便。请参阅图1-图2，支柱21的顶端可以设置外螺纹结构213，连接件60相应设置内螺纹结构，连接件60螺接于支柱21后，再将控制柄70螺接于连接件60上，实现控制柄70与夹持部分的可拆卸连接。

本实施例的浸渍钎焊夹具，其工作原理为：先将支柱21通过第一螺栓22安装于底座10上，再将半开式叶轮51通过其中心孔511套设于轴颈211上，并通过抵接轴肩212实现轴向下方的限位，从而实现半开式叶轮51的对中定位；再将轮盖52安装于半开式叶轮51的上方，在半开式叶轮51与轮盖52之间的出气口53处安装多个塞块40，通过塞块40的厚度尺寸D限定半开式叶轮51与轮盖52之间的装配间隙；然后将三个支撑臂31通过第二螺栓33安装于连接臂12的端部，旋拧预紧螺栓使其沿周向多点同时施力于轮盖51，对各装配部件进行预紧固定，通过塞块40的厚度尺寸D与预紧结构32的预紧力度精确控制半开式叶轮51与轮盖52之间的装配间隙，实现了对装配尺寸的精准定位且能有效保证装配尺寸的一致性，最后通过连接件60连接控制柄70，可以将夹具及装配好的焊件置入浸渍钎焊的液体介质中，以进行后续的焊接操作，精确的装配焊缝间隙控制，为良好的焊缝质量提供保证。同时，夹具的整体结构简洁、刚度可靠、质量小，达到了尽可能降低夹具对浸渍钎焊温度场的扰动，保证焊接工艺参数的稳定，具有操作简单、结构合理、功能可靠等技术优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施方式”、“一些实施例”、“示例性地”、“示例”、“优选地”、或“进一步的”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种浸渍钎焊夹具，应用于以浸渍钎焊工艺实现半开式叶轮与轮盖的焊接，其特征在于，包括：

一底座（10）；

一叶轮定位机构，所述叶轮定位机构安装于所述底座（10）的中部，且，所述叶轮定位机构与所述半开式叶轮（51）配合，用于所述半开式叶轮（51）的定位；

一间隙控制机构，所述间隙控制机构设置于所述半开式叶轮（51）与所述轮盖（52）之间，用于限定所述半开式叶轮（51）与轮盖（52）之间的装配间隙；以及，

一预紧机构，所述预紧机构包括沿所述底座（10）的周向间隔布置的多个预紧组件（30），且，多个所述的预紧组件（30）沿周向共同施力于所述轮盖（52），用于各装配部件的固定。

2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述底座（10）包括：

中间盘（11），所述叶轮定位机构安装于所述中间盘（11）；

至少三个连接臂（12），多个所述的连接臂（12）沿所述中间盘（11）的圆周均匀辐射布置，所述预紧组件（30）安装于所述连接臂（12）。

3.根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述中间盘（11）与多个所述的连接臂（12）采用一体式结构。

4.根据权利要求2或3所述的夹具，其特征在于，所述叶轮定位机构包括：支柱（21），所述支柱（21）从所述中间盘（11）的中心向上延伸，且，所述支柱（21）设置定位结构（211），所述定位结构（211）与所述半开式叶轮（51）的中心孔（511）配合实现所述半开式叶轮（51）的对中定位。

5.根据权利要求4所述的夹具，其特征在于，所述半开式叶轮（51）与所述底座（10）之间设置间隙。

6.根据权利要求4所述的夹具，其特征在于，所述间隙控制机构包括：多个塞块（40），所述塞块（40）在厚度方向抵接于所述半开式叶轮（51）与所述轮盖（52）之间，且，所述塞块（51）的厚度尺寸适配于所述半开式叶轮（51）与轮盖（52）之间的装配间隙。

7.根据权利要求6所述的夹具，其特征在于，所述预紧组件（30）包括：

支撑臂（31），所述支撑臂（31）安装于所述连接臂（12）的端部；以及，

预紧结构（32），所述预紧结构（32）安装于所述支撑臂（31），且，所述预紧结构（32）通过施力于所述轮盖（52）实现所述轮盖（52）、所述塞块（40）及所述半开式叶轮（51）的相对固定。

8.根据权利要求7所述的夹具，其特征在于，所述预紧结构（32）弹性抵接所述轮盖（52）。

9.根据权利要求7所述的夹具，其特征在于，所述塞块（40）包括第一端部（41）和第二端部（42），所述第一端部（41）布置于所述轮盖（52）与所述半开式叶轮（51）之间的出气口（53）处、所述第二端部（42）通过抵接所述支撑臂（31）实现安装限位。

10.根据权利要求4所述的夹具，其特征在于，所述支柱（21）可拆卸连接一控制柄（70）。

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