CN115338581A - 一种增材制造的导管焊接夹具 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种增材制造的导管焊接夹具，涉及管件焊接技术领域，包括基座；两个定位器，两个所述的定位器设置于所述基座的两端，所述定位器分别与导管的两端端部固定，且两端的所述定位器可相向运动，两个所述定位器分别用于与导管的两端端部固定。本申请通过将两侧用于与导管插接的定位器设置为可相向运动的，将定位器与导管对接后，在焊接定位器之间的导管过程中，当导管的焊接处出现伸缩变形时，通过定位器的相向移动，使导管向中间靠近，从而可以弥补导管焊接伸缩变形所带来的尺寸变化，避免两段管体之间因拉扯而在焊接处出现变形的情况发生，有助于提高焊接质量。

Description

一种增材制造的导管焊接夹具

技术领域

本申请涉及管件焊接技术领域，具体涉及一种增材制造的导管焊接夹具。

背景技术

飞机导管作为重要的介质传输通道，在飞机零件中具有非常重要的作用。为保证导管各部分结构的位置关系精度，在飞机导管切割、焊接、装配等工艺流程中均离不开夹具进行定位装夹。

经检索，现有专利“CN109128676A”，专利名称为“一种弯管焊接夹具”，公开了包括底板，所述底板两端均设置有垫块，所述垫块上开设有轴线沿水平方向的孔，孔内设置有焊接插销，位于所述底板两端的垫块之间可拆卸连接有用于固定待焊接管件的定位装置。该专利解决了管口焊接收缩变形的问题。

现有专利“CN105033564A”，专利名称为“一种管件反变形焊接夹具及利用该夹具阻止管件变形的方法”，公开了包括支座、用于夹持固定管件的固定装置和用于调节管件被夹持部位的调节装置；支座上设置有若干反变形限位块，反变形限位块包括底板、设置于底板上方的支撑板和弧形板，底板的一端向下折弯并延伸设置有用于阻止管件朝某个方向变形移动的折弯部，折弯部与支座卡接。该专利解决了焊接等热加工过程中管件往某个方向变形。

还有诸如现有专利“CN205703019U”，专利名称为“出水管焊接工装”，公开了包括底板，底板上分别设有管口前托板和管口后托板，出水管的一端放置在管口前托板上，出水管的另一端放置在管口后托板上，管口前托板和管口后托板之间设有管身支架，管口前托板上、管口后托板上和管身支架上均设有支撑槽，出水管搁置在支撑槽内，出水管一侧还设有压固装置。该出水管焊接工装解决了避免了原来人工用力不均容易导致管件变形的情况发生的问题。

上述各焊接夹具从各个方面解决了管件焊接过程中存在的问题，但是在将各段管件进行焊接时，各段管件之间存在焊接收缩变形的问题，目前并没有很好的工装夹具能够解决焊接管件之间收缩变形的问题，导致相邻管件之间在焊接部位形成拉扯，容易出现变形，而影响焊接质量。同时焊接夹具采用装配方式制造，对导管制造精度会产生影响。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种增材制造的一体式导管焊接夹具，旨在解决现有技术中导管之间因焊接收缩变形而无法进行适应性调整导致出现变形及精度控制难的问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种增材制造的导管焊接夹具，包括：

基座；

两个定位器，两个所述的定位器设置于所述基座的两端，所述定位器分别与导管的两端端部固定，且两端的所述定位器可相向运动，两个所述定位器分别用于与导管的两端端部固定。

可选的，所述定位器包括光杆段和定位段，所述光杆段垂直于所述定位段的居中位置，且所述定位段设置有与所述导管插接的插接头。

可选的，所述定位器通过定位器支座设置于所述基座上，所述基座与所述定位器支座以增材制的方式一体成型，所述定位器支座开设有轴线与待焊接导管轴线方向同向的轴孔，所述光杆段滑动插接于所述轴孔内。

可选的，所述光杆段设置有定位孔，所述定位孔的轴线与光杆段的轴线相互垂直，所述定位器支座沿垂直于所述光杆段的轴线方向设置有与定位孔插接的定位插销。

可选的，所述光杆段以及所述定位插销均设置有操作手柄。

可选的，在两个所述的定位器之间还设置有若干支撑支座，所述支撑支座与所述基座以增材制造的方式一体成型。

可选的，所述支撑支座直立于所述基座，且支撑支座远离所述基座的一端设置有用于支撑所述导管的圆弧槽。

可选的，所述支撑支座上设置有压管器组件。

可选的，所述压管器组件包括与所述圆弧槽对应的圆弧压板，所述圆弧压板可拆卸的设置于所述支撑支座。

可选的，所述压管器组件还包括设置于所述圆弧压板两端的螺栓，所述螺栓与所述支撑支座螺纹连接。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请实施例提出的一种增材制造的一体式导管焊接夹具，由于将两侧用于与导管连接的定位器设置为可相向运动，将定位器与导管对接后，在焊接定位器之间的导管过程中，当导管的焊接处出现伸缩变形时，通过定位器的相向移动，不阻碍导管向中间靠近，从而可以弥补导管焊接伸缩变形所带来的尺寸变化，避免两段管体之间因拉扯而在焊接处出现变形的情况发生，有助于提高焊接质量。

附图说明

图1为本申请实施例提供的增材制造的导管焊接夹具在一个视角下的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的增材制造的导管焊接夹具中定位器在一种实施例下的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的增材制造的导管焊接夹具在一种实施例下的焊接某一导管的使用状态图；

图4为本申请实施例提供的增材制造的导管焊接夹具在一种实施例下的焊接另一导管的使用状态图。

附图中标号说明：

100-基座，200-定位器，201-光杆段，202-定位段，203-插接头，204-定位孔，205-定位插销，206-操作手柄，207-修配孔，208-端面定位销，209-钩型压板，210-蝶形螺母，300-定位器支座，301-对应孔，400-支撑支座，401-圆弧槽，402-弧形压板，403-螺栓，500-导管。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

参照附图1-4，本申请实施例提供了一种增材制造的导管焊接夹具，包括基座100和定位器200，其中，基座100以铝合金作为最优的制造材料，以使得基座100具有重量轻、加工性好等优势，此外，基座100的厚度需要根据具体焊接的导管500的尺寸大小来决定，通常的，基座100的厚度尺寸在20mm-50mm范围内。定位器200设置于基座100的长轴两端，定位器200用于与导管500的两端端部固定，定位器200活动设置于基座100，受到外力拉扯时，两侧的定位器200可以相向运动。由于在多段导管焊接的过程中，导管的焊接处可能因焊接而发生收缩变形，导致导管的整体尺寸缩小，此时，若两侧定位器200保持固定位置不动，则势必造成各导管之间存在相互拉扯的作用力，从而很容易使导管的焊接处出现变形，影响产品质量，因此，本实施例中提供的增材制造的导管焊接夹具，与传统的导管焊接夹具相比，通过将两侧的定位器200设置为可活动的结构，在焊接过程中，当导管因焊接而发生收缩变形时，导管整体尺寸缩短，受导管间的拉扯作用力，两侧的定位器200向中间移动，弥补导管因焊接发生伸缩变形而导致的尺寸变化，从而可以有效避免导管之间因拉扯而在焊接处出现变形的情况发生，有助于提高导管的焊接质量。

本实施例中，为了提供定位器200可以移动的距离，使定位器200能够以自身的移动来弥补导管因焊接发生伸缩变形而导致的尺寸变化，参见图2所示，定位器200包括光杆段201和定位段202，其中，光杆段201为光滑的杆体，具有一定长度，杆体因光滑而摩擦小，以便于定位器200的移动，定位段202为圆盘体，圆盘体的结构可以使定位器200与导管500接触面大，使得定位器200与导管500端面充分接触。光杆段201一体式连接于定位段202的居中位置，使得光杆段201和定位段202呈“T”型状。由于光杆段201为具有一定长度的杆体，因此，为定位器200的移动提供了保证，利用光杆段201的长度，使得定位器200移动后可以弥补导管因焊接发生伸缩变形而导致的尺寸变化。

而为了便于定位器200与导管500的管口固定，在定位段202相对于光杆段201的一端表面还设置有插接头203，插接头203用于与导管500的管口插接，通过将两侧的定位器200与导管500的管口插接，从而完成对导管500的定位。本实施例中，插接头203可以与定位段202一体成型，但这种结构的定位器200只适用于一种管径大小的导管使用，实用性较差，为此，本实施例中，插接头203还可以与定位段202可拆卸的连接，具体来说，可以在定位段202的远离光杆段201的一端端面上一体成型螺纹凸肩，而插接头203设置有螺纹孔，插接头203通过螺纹孔螺纹连接于螺纹凸肩，从而与定位段202形成可拆卸连接，于是可以将插接头203设置成多种尺寸，且每种尺寸的插接头203的直径各不相同，对应于不同导管的内径相匹配，通过选用合适的插接头203插接于导管的管口内，从而使得定位器200的实用性得到有效提升。此外，插接头203还可以采用如下的设置，具体来说，插接头203可以采用如套娃一样的结构，即插接头203内层是以螺纹结构的圆柱体，在插接头203的外侧依次一层一层的螺纹连接螺纹套，螺纹套的内径依次增大，从而满足不同内径大小的导管使用。

当然，在本实施例中，采用上述可更换的插接头203每次生产不同内径的导管时，都需要更换插接头203，操作相对麻烦，为此，还可以将插接头203按如下方式设置：

在插接头203远离定位段202一端的外侧壁面上周向阵列若干个沉孔，沉孔的轴线与插接头203的轴线相垂直，沉孔内焊接有第一短柱，第一短柱上过盈套设有弹簧，弹簧的外径要小于沉孔的内径，使得弹簧与沉孔为间隙配合的结构，而弹簧与第一短柱过盈连接，使得弹簧不会从沉孔内脱落。在弹簧远离短柱的一端连接有抵块，抵块与弹簧连接的一端一体成型有第二短柱，弹簧同样过盈的套设于第二短柱，从而使得抵块与弹簧之间固定连接，不脱落，同时，抵块同样小于沉孔的直径，使得抵块可以在弹簧的压缩的情况下，部分嵌入沉孔内。故，由于抵块是通过弹簧与插接头203弹性连接的，当需要将插接头203与不同内径的导管500进行连接时，抵块就被导管500的内部压缩，而与此同时，弹簧则通过抵块对导管500施加反向的作用力，从而使插接头203与导管500固定抵紧，从而完成对导管500的安装定位。与之前的两种需要更换的插接头203结构相比，采用弹性结构的插接头，其使用更加方便，针对不同内径的导管500，不需要反复更换插接头，有助于缩短生产周期，提高生产效率。当然与之前的两种需要更换的插接头203结构相比，采用弹性结构的插接头，其稳定性相交之下要略显不足，但这并不影响对导管500的固定，因此，可优选选用弹性结构的插接头更为实用。

在一种实施例中，为了能快速准确的将定位段202和导管500两端实现同轴度定位，故参见图1所述，定位段202的端面上开设有端面定位孔，定位定位孔内插接有端面定位销208，对应的，导管的端面上需有设置相应的定位销孔，通过端面销208插入导管端头的端面定位孔内与定位器位置相固定，使端头与定位段202实现同轴度准确定位。参见图1、图3所示，在一些实施例中，还可以根据导管500的端面情况，在定位段202设置钩型压板209，钩型压板209将导管端头与定位器进行夹紧，并用蝶形螺母210固定，实现端头位置的准确定位。

当然，上述只是提供了一种定位器200结构的实施例，在实际加工制造过程中，依据导管500两端的端面接头形式，对应的，定位器200还可以包括法兰盘定位器、CP接头定位器、槽型定位器、锥形定位器、控向定位器等，根据生产需要，对应使用相应的定位器。

在一种实施例中，为了实现定位器200的移动，参见图1和图4所示，在基座100的两端还设置有定位器支座300，定位器支座300开设有轴孔，轴孔的轴线沿水平方向延伸，光杆段201滑动插接于轴孔内，且需要使定位段202的中心与导管的端口中心相互正对。同时，在光杆段201远离定位段202的一端设置有操作手柄206，以便于通过操作手柄206移动光杆段201带动定位段202移动，从而实现定位器200发生移动。此时，通过设置定位器支座300，将定位器200架起，并为定位器200的移动提供支撑，同时，将定位器200架起后，再利用定位器200定位导管500时，同样的，导管500也被支离基座100，从而导管500悬空，焊接导管500时，导管500不被基座100阻挡，从而便于焊接整个管面。

在本实施例中，操作手柄206为垂直设置于光杆段201末端的杆体，具体来说，可以在光杆段201的末端开设螺纹孔，将操作手柄206螺纹连接于光杆段201的末端的螺纹孔内。当然操作手柄206也可以是垂直焊接于光杆段201末端的两根杆体，操作手柄206还可以是焊接于光杆段201末端的轮辐式结构。

当然，在本实施例中，还可以采用如下结构替代操作手柄，具体方案是:在定位器支座300的末端设置有U型座，U型座的口部正对轴孔，在U型座内安装一弹簧，弹簧与光杆段201的末端固定套接，利用弹簧的可调性，同样能够实现定位器200在轴孔内移动，但弹簧的方案，其结构都更加复杂，夹具的制造成本和制造难度都会相应提高，同时弹簧结构与光杆段201连接，在焊接过程中，导管之间若发生收缩形变，还需要克服弹簧的弹力才能使定位器200往导管中心移动，故效果并不如单纯的操作手柄结构。

在一种实施例中，为了更好的控制定位器200的移动、并较好的定位导管500，使定位器200能够很好的应对焊接过程中导管200发生的收缩变形，提供一种定位器200的实施方式，具体来说，光杆段201开设有定位孔204，定位孔204的轴线与光杆段201的轴线相互垂直，定位器支座300沿垂直于光杆段201的轴线方向开设有插孔，插孔内活动插接有定位插销205，定位插销205可与定位孔204插接，在定位导管500时，将定位插销205插入定位孔204内，限定两个定位器200之间的距离，从而将导管500安装在两个定位器200之间，安装时，由于定位器200受定位插销205的限制，故不会随意移动，保证了定位的准确性，而在焊接导管的过程中，将定位插销205从定位孔204中取出，从而导管在焊接过程中，发生伸缩变形时，定位器200又可以自由的向导管中心移动，弥补导管因焊接收缩变形而带来的尺寸变小。

在一种实施例中，由于导管500焊接后，因焊接致使导管发生收缩变形，使得导管尺寸发生了变化，为了确定焊接后的导管尺寸是否符合生产需求，参见图1至图2所示，在光杆段201上开设有修配孔207，在定位器支座300上开设有对应孔301，修配孔207位于对应孔301的后方，对应孔301与定位孔204相距0.5mm，当导管500因焊接发生收缩变形后，光杆段201势必会向导管500中心移动，此时，若修配孔207移动到与对应孔301相对的位置，定位插销205能够同时插入修配孔207和对应孔301，则说明该导管尺寸符合要求，若定位插销205不能够同时插入修配孔207和对应孔301，则说明该导管尺寸不符合要求，以此来验证导管否符合生产需求。

在一种实施例中，为了对定位器200之间的导管500形成支撑，保证导管500空间位置的准确，增加导管500固定的稳定性，参见图1和图4所示，在定位器200之间设置有若干支撑支座400，支撑支座400直立于基座100的上表面，并与基座100一体成型，支撑支座400的走向由导管500的形状所决定。需要注意的是，支撑支座400不应设置于两管道相接处，从而避免阻碍两管道之间的焊接工作，同时，在无支撑支座400的作用下，导管500由于重心下坠，导致两侧的定位器200向导管500中心拉扯，使得定位出现偏差，通过设置若干支撑支座400用于支撑导管500，从而提高了夹具的整体稳定性和定位精确性，避免因导管500的定位出现误差。

在本实施例中，为了使支撑支座400能更稳定的对导管500提供支撑，避免导管500放置于平整的支撑支座400顶端，而使导管500随意滚动，故在支撑支座400的顶端开设有圆弧槽401，圆弧槽401的弧度可以根据待焊接的导管500尺寸设定，在对导管500进行支撑时，将导管500放入圆弧槽401内，使得导管500与圆弧槽401相契合，从而对导管500形成限位，提高了对导管500的支撑稳定性。

当然，本实施例中，除了在支撑支座400顶端开设圆弧槽401以外，当然也可以开设如V型槽、U型槽一类的夹槽，用于限制导管500。

在一种实施例中，为了进一步提高导管500在焊接过程中的稳定性，参见图1和图4，在紧邻两侧定位器200的支撑支座400上可拆卸的设置有压管器组件，压管器组件用于将导管500锁紧在支撑支座400上。

当然，压管器组件并不局限于设置在紧邻两侧定位器200的支撑支座400上，在实际生产加工制造过程中，可根据导管的尺寸及长度，灵活的设置压管器组件，以稳定导管500为目的。

在本实施例中，压管器组件包括弧形压板402，弧形压板402与支撑支座400顶端的圆弧槽401对应，从而形成用于容纳导管500的容纳空间，导管500置于该容纳空间内，再将弧形压板402通过锁止件固定在支撑支座400的顶端，从而利用弧形压板402将导管500压紧限定于支撑支座400的圆弧槽401内，不脱落。

在一种实施例中，为了方便将弧形压板402与支撑支座400进行固定，参见图1和图3，压管器组件还包括锁止件，具体来说，锁止件为螺栓403，其中，在弧形压板402的两端一体成型有水平的连接耳板，在连接耳板上开设有轴孔沿竖直方向的连接孔，而在支撑支座400的顶端对应连接孔设置有螺栓403孔，从而将螺栓403插入连接孔，并将螺栓403旋入螺栓403孔内，从而将弧形压板402固定在支撑支座400。

当然，弧形压板402也可以通过扣接的方式固定在支撑支座400，如在弧形压板402的两端一体成型有水平的侧端耳板，侧端耳板上设置有搭扣，而在支撑支座400的顶侧转动铰接有与搭扣配合的挂钩，在弧形压板402与支撑支座400贴合后，将挂钩往上翻转扣接在搭扣上，从而将弧形压板402固定在支撑支座400上。

除此之外，弧形压板402还可以通过如下方式与支撑支座400进行固定连接，具体来说，弧形压板402的一端通过合页与支撑支座400铰接，而弧形压板402的另一端与支撑支座400扣合，再通过螺栓将弧形压板402和支撑支座400固定在一起。

在一种实施例中，为了减少传统组合夹具结构各装配部分造成的尺寸精度偏差，实现焊接夹具的快速制造，故在本实施例中，将支撑支座400、定位器支座300与基座100利用增材制造技术一体成型为一个整体，同时使用增材制造技术生产出单独的定位器200，然后将定位器200安装于定位器支座300，从而实现了夹具的快速制造，通过增材制造将支撑支座400、定位器支座300一体成型于基座100，从而有利于提高夹具的装夹精度，增材制造技术作为一种基于计算机辅助三维建模、分层切片，通过烧结、熔化、挤出、喷射、光固化等方式，按照规划的路径逐层堆积成形三维零件的技术，增材制造技术具有无需模具、快速制造等特点，采用增材制造技术可实现夹具结构的直接制造，可实现导管焊接夹具的高效率、高精度、低成本、敏捷制造，可用于批量导管的生产制造。

综上所述，本申请实施例提供的一种增材制造的导管焊接夹具，具有如下优点：

1、本发明通过设置基座100，并在基座100的两端设置定位器支座300，定位基座300上设置可向导管500中心移动的定位器200，从而在导管焊接过程中，若导管500因焊接而发生收缩变形时，受导管之间拉力作用，两侧的定位器200可向导管500的中心一侧移动，从而利用定位器200的移动来弥补导管500收缩的尺寸变化，避免因定位器200无法移动而导致导管500之间相互拉扯而致使导管500之间出现变形的问题，有助于提高产品质量。

2、本发明运用增材制造技术的特点对导管焊接夹具结构设计，简化了夹具结构，夹具采用一体式夹具基座-支座结构特征，可以提高夹具的整体性和定位精度；

3、本发明提出的夹具结构采用增材制造技术实现快速制造，实现导管焊接夹具的高效率、高精度、低成本、敏捷制造，可用于批量导管的生产制造。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增材制造的导管焊接夹具，其特征在于，包括：

基座(100)；

两个定位器(200)，两个所述定位器(200)设置于所述基座(100)的两端，且两端的所述定位器(200)可相向运动；两个所述定位器(200)分别用于与导管(500)的两端端部固定。

2.根据权利要求1所述的增材制造的导管焊接夹具，其特征在于，所述定位器(200)包括光杆段(201)和定位段(202)，所述光杆段(201)垂直于所述定位段(202)的居中位置，且所述定位段(202)设置有与所述导管(500)插接的插接头(203)。

3.根据权利要求2所述的增材制造的导管焊接夹具，其特征在于，所述定位器(200)通过定位器支座(300)设置于所述基座(100)上，所述基座(100)与所述定位器支座(300)以增材制造的方式一体成型，所述定位器支座(300)开设有轴线与待焊接导管轴线方向同轴向的轴孔，所述光杆段(201)滑动插接于所述轴孔内。

4.根据权利要求3所述的增材制造的导管焊接夹具，其特征在于，所述光杆段(201)设置有定位孔(204)，所述定位孔(204)的轴线与光杆段(201)的轴线相互垂直，所述定位器支座(300)沿垂直于所述光杆段(201)的轴线方向设置有与定位孔(204)插接的定位插销(205)。

5.根据权利要求4所述的增材制造的导管焊接夹具，其特征在于，所述光杆段(201)以及所述定位插销(205)均设置有操作手柄(206)。

6.根据权利要求1所述的增材制造的导管焊接夹具，其特征在于，在两个所述的定位器(200)之间还设置有若干支撑支座(400)，所述支撑支座(400)与所述基座(100)以增材制造的方式一体成型。

7.根据权利要求6所述的增材制造的导管焊接夹具，其特征在于，所述支撑支座(400)直立于所述基座(100)，且支撑支座(400)远离所述基座(100)的一端设置有用于支撑所述导管(500)的圆弧槽(401)。

8.根据权利要求7所述的增材制造的导管焊接夹具，其特征在于，在所述支撑支座(400)上设置有压管器组件。

9.根据权利要求8所述的增材制造的导管焊接夹具，其特征在于，所述压管器组件包括与所述圆弧槽(401)对应的圆弧压板，所述圆弧压板可拆卸的设置于所述支撑支座(400)。

10.根据权利要求9所述的增材制造的导管焊接夹具，其特征在于，所述压管器组件还包括设置于所述圆弧压板两端的螺栓(403)，所述螺栓(403)与所述支撑支座(400)螺纹连接。

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