CN202123324U - 激光拼焊用随动夹具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种激光拼焊用随动夹具，用于夹持加工材料，其特征在于，该夹具包括：底板（9），其中间留有开口槽（10），该开口槽（10）的方向与焊接方向一致；固定装置（2），其一端固定于焊接头（1），另一端与支杆（3）相联；滑杆（5），该滑杆（5）可在所述支杆（3）上自由滑动；弹簧（4），其一端与固定装置（2）相联，另一端固定于滑杆（5）上；压轮（7），其通过轮轴（6）固定于滑杆（5）上。夹具两侧的压轮（7），通过滚动摩擦方式在焊缝两侧随焊接头（1）一起运动，将夹紧力始终施加在熔池两侧前方的固定位置，夹紧力的施加点与熔池的距离保持恒定。该夹具可对焊接区域进行有效夹持，以减少因焊接过程热变形造成的拼焊间隙变化，使焊缝成形均匀，同时具有结构简单、方便操作的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光加工技术领域，特别涉及一种激光拼焊时使用的焊接夹具，其特征在于夹具跟随焊接头一起运动，对焊接区域进行有效夹持，以减少因焊接过程热变形造成的拼焊间隙变化，使焊缝成形均匀。
背景技术
激光拼焊技术是车身设计和制造中的关键技术，被广泛应用在现代汽车制造领域。激光拼焊板就是将两张或多张不同厚度或不同材质的钢板通过激光对焊成一张钢板，然后进行整体冲压成形的工艺。在汽车制造领域，应用激光拼焊板可以减少工件数量、减少加工环节、降低工件重量、提高工件质量、提高车身碰撞安全性。由于激光光束直径很小，因此对拼焊坯板的拼接状态要求很高。为保证焊接质量，拼焊坯板通常通过高精剪、落料或者激光切割等精密方式加工；并且，焊接过程中通过夹具将拼焊坯板固定。由于激光拼焊时对两块待焊接板的装配间隙要求非常严格，这就对激光拼焊的焊装夹具提出了更高的要求。其中，激光焊接过程中，由于热应力的存在，为保证焊接过程中拼焊间隙不发生变化，对夹具夹紧力的要求通常很高。尤其对于长焊缝的焊接过程中，焊接过程热应力问题变的尤为突出。
传统夹具通过两块一字型压板或者琴键式压板夹持在待焊材料的两侧。
在阎启等人申请的实用新型专利名称为“一种激光拼焊和激光切割用夹具”的专利申请200520046157.4中，主要通过压条夹紧的方式装卡被焊材料。这种一字型夹板的缺点是，压板与被焊材料之间是面接触，由于受到压板、被焊材料和底板加工精度的限制，整条焊缝上的夹紧力很难均匀；同时，由于接触面积较大，为防止被焊材料在焊接过程中的热变形，需要施加在一字型压板上的压力很大，夹具往往需要采用液压等方式，装置变得十分复杂。
琴键式夹板的优点是点接触，压紧力大。缺点是，琴键之间的部分夹紧力小，抵抗焊接过程热变形的能力较差，易造成焊缝成形不均匀。
由于激光拼焊是一项新技术，尤其在对材料激光拼焊进行研发时，需要不断更换材料，这就需要用于研发的激光拼焊夹具既要具有成本低、操作简单，又要能够有效防止焊接过程的热变形。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有试验室简易拼焊工装夹具不能满足板材拼焊需求而设计的激光拼焊用夹具，该夹具可对焊接区域进行有效夹持，以减少因焊接过程热变形造成的拼焊间隙变化，使焊缝成形均匀，同时具有结构简单、方便操作的特点。
为实现上述目的，本实用新型提供一种激光拼焊用随动夹具，用于夹持加工材料，该夹具包括：底板，其中间留有开口槽，该开口槽的方向与焊接方向一致；固定装置，其一端固定于焊接头，另一端与支杆相联；滑杆，该滑杆可在所述支杆上自由滑动；弹簧，其一端与固定装置相联，另一端固定于滑杆上；压轮，其通过轮轴固定于滑杆上。
优选的，所述固定装置、支杆、弹簧、滑杆、轮轴、压轮可随焊接头一起运动。
优选的，所述固定装置、支杆、弹簧、滑杆、轮轴、压轮的数量均为两个，并且对称分布在焊接头的两侧。
优选的，所述支杆、弹簧、滑杆、轮轴、压轮所构成的平面与焊接方向垂直。
优选的，所述固定装置略向焊接方向倾斜，两固定装置所形成的角度小于180度。
优选的，所述支杆、滑杆、压轮与焊接头轴线平行。
优选的，所述压轮可围绕轮轴旋转。
与现有技术相比，本实用新型具备以下优点：1)结构简单。本夹具采用机械夹紧和固定方式，手动锁紧，无需电机、液压等复杂设备；2)操作方便。使用本夹具，可以适用于不同材料、不同厚度的钢板进行激光拼焊工作；3)避免焊接过程中拼接间隙变化。本夹具两侧的压轮，通过滚动摩擦方式在焊缝两侧随焊接头一起运动，将夹紧力始终施加在熔池两侧前方的固定位置，夹紧力的施加点与熔池的距离保持恒定。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
图1为传统一字型压板夹具结构示意图。
图2为传统琴键式压板夹具结构示意图。
图3为本实用新型优选实施例的激光拼焊用随动夹具的结构示意图。
图4为本实用新型优选实施例焊接头在固定装置处横截面示意图。
图中：1焊接头；2固定装置；3支杆；4弹簧；5滑杆；6轮轴；7压轮；8被焊材料；9底板；10开口槽；11压板；12琴键式压板。
具体实施方式
如图3所示，本实用新型优选实施例中提供的材料激光拼焊用随动夹具，其包含安装在焊接头1上的固定装置2，与固定装置2相联的支杆3，可在支杆3上滑动的滑杆5，滑杆5与支杆3之间联接有弹簧4，压轮7通过轮轴6固定在滑杆5的末端。被焊材料8置于底板9上，压轮7将压力施加在被焊材料8上。焊接过程中，压轮7随焊接头1一起运动，从而达到随动夹紧的目的。
在本实用新型中，底板1中间留有开口槽10，方便激光拼焊时的废弃物通过。
在本实用新型中，固定装置2、支杆3、弹簧4、滑杆5、轮轴6、压轮7的数量均为两个，并且对称分布在焊接头1的两侧。并且，支杆3、弹簧4、滑杆5、轮轴6、压轮7所构成的平面与焊接方向垂直。以保证焊接过程中，两侧的压轮7分别压在每侧的拼焊板上。
在本实用新型中，位于焊接头1两侧的固定装置2略向焊接方向倾斜，如图4所示，两固定装置2所形成的角度小于180度。这样，两侧压轮7施加的压力位置位于熔池的侧前方，可避免热应力对熔池前方被焊材料8拼接间隙的影响。
在本实用新型中，支杆3、滑杆5、压轮7与焊接头轴线平行，使得焊接头在垂直与被焊材料8焊接过程中，压轮的压力垂直加载到被焊材料8上。
本实用新型的滑杆5安装在支杆3上，并可在支杆3上自由滑动。当滑杆5向上移动时，弹簧4压缩从而产生弹力。为保证焊接时压轮7能给被焊材料8提供足够的压力，应该选择适当弹性模量的弹簧4。
本实用新型的压轮7可围绕轮轴6旋转，焊接过程中，压轮7与被焊材料8之间为转动摩擦，避免对被焊材料8表面的划伤。
现通过被焊接的两种具体尺寸的材料来说明本实用新型优选实施例随动夹具的应用过程。
对于厚度分别为1.2mm和0.8mm的被焊接材料8进行激光拼焊时，先将被焊接材料8放置于开口槽10的两侧，并使得拼接缝位于开口槽10的正上方。焊接时，焊接头1移动至拼接缝隙的正上方，焊接头1距离被焊材料8的距离使得激光光束的焦点位于材料表面。此时，压轮分别压在1.2mm和0.8mm被焊材料8上，弹簧4被压缩，提供给压轮7足够的压紧力。焊接过程中，压紧力始终加载到熔池沿着焊接方向的侧前方，避免熔池前的拼接缝隙由于热应力而变化。
Claims (7)
1.一种激光拼焊用随动夹具，其特征在于，该夹具包括：
底板(9)，其中间留有开口槽(10)，该开口槽的方向与焊接方向一致；
固定装置(2)，其一端固定于焊接头(1)，另一端与支杆(3)相联；
滑杆(5)，该滑杆可在所述支杆(3)上自由滑动；
弹簧(4)，其一端与固定装置(2)相联，另一端固定于滑杆(5)上；
压轮(7)，其通过轮轴(6)固定于滑杆(5)上。
2.根据权利要求1所述的激光拼焊用随动夹具，其特征在于：所述固定装置(2)、支杆(3)、弹簧(4)、滑杆(5)、轮轴(6)、压轮(7)可随焊接头(1)一起运动。
3.根据权利要求1所述的激光拼焊用随动夹具，其特征在于：所述固定装置(2)、支杆(3)、弹簧(4)、滑杆(5)、轮轴(6)、压轮(7)的数量均为两个，并且对称分布在焊接头(1)的两侧。
4.根据权利要求1所述的激光拼焊用随动夹具，其特征在于：所述支杆(3)、弹簧(4)、滑杆(5)、轮轴(6)、压轮(7)所构成的平面与焊接方向垂直。
5.根据权利要求1所述的激光拼焊用随动夹具，其特征在于：所述固定装置(2)向焊接方向倾斜，两固定装置(2)所形成的角度小于180度。
6.根据权利要求1所述的激光拼焊用随动夹具，其特征在于：所述支杆(3)、滑杆(5)、压轮(7)与焊接头(1)轴线平行。
7.根据权利要求1所述的激光拼焊用随动夹具，其特征在于：所述压轮(7)可围绕轮轴(6)旋转。
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