CN220127838U - 一种搅拌摩擦焊用夹紧工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种搅拌摩擦焊用夹紧工装，包括基台，所述基台上方设有夹紧机构，所述夹紧机构分别向搭载于基台上的工件A和工件B施加推力，所述推力的竖向分力使得两工件均与基台紧密贴合、且所述推力的水平分力使得两工件的待焊接端面紧密贴合。由于设置有夹紧机构，使得工件A和工件B在遭受扎入焊缝的搅拌工具的推挤时，不仅能够依靠摩擦力、还能依靠夹紧机构所提供的横向分力进行抵抗，从而能够有效减小待焊接端面间的缝隙大小、为高质量焊接提供条件保障。

Description

一种搅拌摩擦焊用夹紧工装

技术领域

本实用新型主要涉及夹紧工装技术领域，尤其涉及一种搅拌摩擦焊用夹紧工装。

背景技术

搅拌摩擦焊是通过高速旋转的搅拌头与工件摩擦产生热量使焊缝两侧材料局部热塑化、并在搅拌针的旋转作用下使两侧热塑化材料相互扩散和动态再结晶后形成固相焊接的焊接方法，其包括材料热塑化(搅拌头轴肩与工件表面摩擦产生热量，使材料局部热塑化)、材料左右流动(搅拌头高速旋转，被热塑化材料由搅拌头前进侧进入后退侧)、材料上下流动(搅拌头轴肩与垫板形成局部封闭空间，在搅拌针旋压作用下，材料沿搅拌针上下移动)和材料前后流动(随着搅拌头向前移动，热塑化的金属流向搅拌头后部，冷却后形成焊缝)这四个过程。在采用搅拌摩擦焊进行平板对接的焊接操作时，为了确保焊接质量，待焊接的工件应相互紧贴，因此要求夹紧工装能够提供足够的夹紧力以防搅拌工具扎入时工件往两侧退让，从而避免扩大焊缝、丧失焊接条件。

如图1所示，产品由中空结构的铝型材工件A3和工件B4采用对接型式焊接并交替拼凑形成，工件A3近待焊接端面5处成型设计有凸台A31、工件B4近待焊接端面5处成型有凸台B41。现有技术中的对接型式焊缝，焊缝两侧材料一般为平面结构，无凸台A31、凸台B41类似设计。焊接工装设计时考虑到铝合金质地较软，装夹过程中极容易被划伤，为保护产品焊接后的外观质量，会将与铝型材接触的工装表面粗糙度设置较高，此时工装与产品接触面摩擦系数小，工装压紧后产生的摩擦阻力小。当焊接厚度较大型材时，仅靠工装压紧产生的摩擦力是很难保证搅拌工具扎入焊缝时型材不被挤开，从而导致焊缝间隙过大、焊缝减薄量增加等质量事故。因此，亟需一种既能施加竖向力又能施加横向力以促使工件A3和工件B4的待焊接端面5紧密贴合的搅拌摩擦焊用夹紧工装。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种搅拌摩擦焊用夹紧工装。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种搅拌摩擦焊用夹紧工装，包括基台，所述基台上方设有夹紧机构，所述夹紧机构分别向搭载于基台上的工件A和工件B施加推力，所述推力的竖向分力使得两工件均与基台紧密贴合、且所述推力的水平分力使得两工件的待焊接端面紧密贴合。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述夹紧机构包括用于向工件A施加推力的夹紧器A和用于向工件B施加推力的夹紧器B；所述夹紧器A与所述夹紧器B施加的推力均呈斜向，且水平分力相向。

所述夹紧器A与所述夹紧器B的结构对称，均包括设于基台上方的横梁，所述横梁于靠近待焊接端面一侧铰接有伸缩缸、于远离待焊接端面一侧铰接有连杆机构，所述伸缩缸的远端与所述连杆机构铰接，通过所述伸缩缸的长度变化能够驱使所述连杆机构的远端向工件施加推力；所述夹紧器A的连杆机构的远端与成型于工件A顶面的凸台A的侧壁抵接；所述夹紧器B的连杆机构的远端与成型于工件B顶面的凸台B的侧壁抵接。

所述夹紧机构包括用于向工件A施加推力的夹紧器A和用于向工件B施加推力的夹紧器B；所述夹紧器A施加的推力呈竖向，所述夹紧器B施加的推力呈斜向、且其水平分力指向待焊接端面。

所述夹紧器A与所述夹紧器B的结构对称，均包括设于基台上方的横梁，所述横梁于靠近待焊接端面一侧铰接有伸缩缸、于远离待焊接端面一侧铰接有连杆机构，所述伸缩缸的远端与所述连杆机构铰接，通过所述伸缩缸的长度变化能够驱使所述连杆机构的远端向工件施加推力；所述基台的左侧设有凸起结构，所述凸起结构与工件A的端面抵接；所述夹紧器B的连杆机构的远端与成型于工件B顶面的凸台B的侧壁抵接。

所述凸起结构设置成可拆卸安装的定位销，所述定位销与工件A间可拆卸地夹装有定位块。

所述基台的右侧设有用于运输工件的传送机构。

所述待焊接端面的正下方可拆卸地铺设有垫板，所述垫板的顶面与基台的顶面齐平。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

由于设置有夹紧机构，使得工件A和工件B在遭受扎入焊缝的搅拌工具的推挤时，不仅能够依靠摩擦力、还能依靠夹紧机构所提供的近焊接端面位置横向分力进行抵抗，从而能够有效减小待焊接端面间的缝隙、保证焊接过程中型材装夹可靠，为高质量焊接提供硬件保障。

附图说明

图1是产品的结构示意图；

图2是实施例1中夹紧工装的结构示意图；

图3是实施例2中夹紧工装的结构示意图。

图中各标号表示：

1、基台；11、凸起结构；12、定位销；13、定位块；

2、夹紧机构；21、夹紧器A；22、夹紧器B；23、横梁；24、伸缩缸；25、连杆机构；

3、工件A；31、凸台A；

4、工件B；41、凸台B；

5、待焊接端面；

6、传送机构；

7、垫板。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

实施例1

如图2所示，本实施例的搅拌摩擦焊用夹紧工装，包括基台1，基台1上方设有夹紧机构2，夹紧机构2分别向搭载于基台1上的工件A3和工件B4施加推力，推力的竖向分力使得两工件均与基台1紧密贴合、且推力的水平分力使得两工件的待焊接端面5紧密贴合。工件A3和工件B4以待焊接端面5相对的姿态摆放于基台1上，通过设置夹紧机构2，利用其分别向工件A3和工件B4施加推力，为了使得工件A3和工件B4能够贴紧基台1，夹紧机构2所施加的推力存在竖向分力，同时，为了使得工件A3和工件B4的待焊接端面5能够相互贴紧，夹紧机构2向工件A3所施加的推力与向工件B4所施加的推力中，至少有一个力存在横向分力，且该横向分力的方向指向待焊接端面5。相对于现有技术，本申请所公开的技术方案由于设置有夹紧机构2，使得工件A3和工件B4在遭受扎入焊缝的搅拌工具的推挤时，不仅能够依靠摩擦力、还能依靠夹紧机构2所提供的横向分力进行抵抗，从而能够有效减小待焊接端面5间的缝隙大小、为高质量焊接提供条件保障。

本实施例中，夹紧机构2包括用于向工件A3施加推力的夹紧器A21和用于向工件B4施加推力的夹紧器B22；夹紧器A21与夹紧器B22施加的推力均呈斜向，且水平分力相向。具体来说，夹紧器A21与夹紧器B22的结构对称(在其他实施例中亦可不对称设置)，均包括设于基台1上方的横梁23，横梁23于靠近待焊接端面5一侧铰接有伸缩缸24、于远离待焊接端面5一侧铰接有连杆机构25，伸缩缸24的远端与连杆机构25铰接，通过伸缩缸24的长度变化能够驱使连杆机构25的远端向工件施加推力；夹紧器A21的连杆机构25的远端与成型于工件A3顶面的凸台A31的侧壁抵接；夹紧器B22的连杆机构25的远端与成型于工件B4顶面的凸台B41的侧壁抵接。为了能够分别向工件A3和工件B4施加推力，设置有两个独立的夹紧器，其中夹紧器A21用于向工件A3提供推力、该推力的方向斜向下，夹紧器B22用于向工件B4提供推力、该推力的方向亦为斜向下，但夹紧器B22所施加的推力的横向分力的方向与夹紧器A21所施加的横向分力的方向相反、均指向待焊接端面5。通过分别设置夹紧器A21和夹紧器B22，能够根据实际情况对施加于工件A3和工件B4上的推力的大小、方向进行单独调整。

实施例2

如图3所示，本实用新型搅拌摩擦焊用夹紧工装的第二实施例，该夹紧工装与实施例1基本相同，区别在于：本实施例中，夹紧机构2包括用于向工件A3施加推力的夹紧器A21和用于向工件B4施加推力的夹紧器B22；夹紧器A21施加的推力呈竖向，夹紧器B22施加的推力呈斜向、且其水平分力指向待焊接端面5。具体来说，夹紧器A21与夹紧器B22的结构对称，均包括设于基台1上方的横梁23，横梁23于靠近待焊接端面5一侧铰接有伸缩缸24、于远离待焊接端面5一侧铰接有连杆机构25，伸缩缸24的远端与连杆机构25铰接，通过伸缩缸24的长度变化能够驱使连杆机构25的远端向工件施加推力；基台1的左侧设有凸起结构11，凸起结构11与工件A3的端面抵接；夹紧器B22的连杆机构25的远端与成型于工件B4顶面的凸台B41的侧壁抵接。为了能够分别向工件A3和工件B4施加推力，设置有两个独立的夹紧器，其中夹紧器A21用于向工件A3提供推力、该推力的方向竖直向下，夹紧器B22用于向工件B4提供推力、该推力的方向为斜向下，且其横向分力指向凸起结构11。本实施例中，工件A3的左侧端面与凸起结构11抵接、右侧端面与工件B4抵接，当夹紧器B22对工件B4施加斜向推力时，在其横向分力的推动作用下，工件B4产生朝向工件A移动的运动或运动趋势，从而能够使得工件A3与工件B4相互贴紧。通过分别设置夹紧器A21和夹紧器B22，能够根据实际情况对施加于工件A3和工件B4上的推力的大小、方向进行单独调整。

本实施例中，凸起结构11设置成可拆卸安装的定位销12，定位销12与工件A3间可拆卸地夹装有定位块13。由于工件的型号存在差异，通过在基台1上设置插孔，当定位销12选择不同位置的插孔、并搭配使用不同宽度的定位块13时，即可适配不同宽度的工件，从而能够极大地提高夹紧工装的实用性。

本实施例中，基台1的右侧设有用于运输工件的传送机构6。传送机构6可根据具体情况进行选择对应的市售产品，其传送方向垂直于待焊接端面5。当焊缝数量增加后，半成品重量增加，当更换下一条焊缝时，可通过传送机构6，将半成品拖离当前位置，为安装下一块工件留出足够空间，同时减少工人劳动强度。

本实施例中，待焊接端面5的正下方可拆卸地铺设有垫板7，垫板7的顶面与基台1的顶面齐平。在搅拌摩擦焊焊接过程中，搅拌工具实施的当前焊接位置的材料被局部热塑化，在搅拌工具锻压力作用下，待焊接端面5根部材料有一定几率被粘黏在基台1上。另，当焊接参数设置不合理或焊接时操作不当，搅拌工具有一定几率与基台1接触，此过程会将基台1划伤。为了避免基台1在使用过程中损坏，又不得不进行更换，导致成本增加，本申请所提供的的技术方案在基台1正对待焊接端面5的区域留有安装空间，并在该空间内铺设垫板7，待垫板7被耗损后，只需单独更换垫板7。同时，为了确保台面的平整，垫板7的顶面应与基台1的顶面保持齐平。

实施例1和实施例2机构运行过程简介：

第一步：液压夹紧机构2左侧先向下运动与工件接触，提供一定预压紧力，使工件与基台紧密贴合，但是没有完全压死，工件A具备一定水平移动距离。即，左侧夹紧机构完成动作后，夹紧器A21与工件A凸台A31不接触。

第二步：液压夹紧机构2右侧向下运动促使工件与基台先紧密接触，而后通过类似滑块机构原理水平运动，直至与工件B凸台B41贴合，此时液压杆继续伸长，将待焊接端面5两侧材料整体往左推，当左侧材料与定位销贴紧或与夹紧器A21贴紧后，产品保持不动。

第三步：取消液压夹紧机构2左侧预压紧力，改为正压力，使左侧液压力与右侧液压力保持一致。

此过程理论上能先让工件与基台无缝接触，再保证焊缝两侧材料紧密接触，满足焊接条件(一般搅拌摩擦焊焊缝组装间隙值≤0.3mm)。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种搅拌摩擦焊用夹紧工装，其特征在于：包括基台(1)，所述基台(1)上方设有夹紧机构(2)，所述夹紧机构(2)分别向搭载于基台(1)上的工件A(3)和工件B(4)施加推力，所述推力的竖向分力使得两工件均与基台(1)紧密贴合、且所述推力的水平分力使得两工件的待焊接端面(5)紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊用夹紧工装，其特征在于：所述夹紧机构(2)包括用于向工件A(3)施加推力的夹紧器A(21)和用于向工件B(4)施加推力的夹紧器B(22)；所述夹紧器A(21)与所述夹紧器B(22)施加的推力均呈斜向，且水平分力相向。

3.根据权利要求2所述的搅拌摩擦焊用夹紧工装，其特征在于：所述夹紧器A(21)与所述夹紧器B(22)的结构对称，均包括设于基台(1)上方的横梁(23)，所述横梁(23)于靠近待焊接端面(5)一侧铰接有伸缩缸(24)、于远离待焊接端面(5)铰接有连杆机构(25)，所述伸缩缸(24)的远端与所述连杆机构(25)铰接，通过所述伸缩缸(24)的长度变化能够驱使所述连杆机构(25)的远端向工件施加推力；所述夹紧器A(21)的连杆机构(25)的远端与成型于工件A(3)顶面的凸台A(31)的侧壁抵接；所述夹紧器B(22)的连杆机构(25)的远端与成型于工件B(4)顶面的凸台B(41)的侧壁抵接。

4.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊用夹紧工装，其特征在于：所述夹紧机构(2)包括用于向工件A(3)施加推力的夹紧器A(21)和用于向工件B(4)施加推力的夹紧器B(22)；所述夹紧器A(21)施加的推力呈竖向，所述夹紧器B(22)施加的推力呈斜向、且其水平分力指向待焊接端面(5)。

5.根据权利要求4所述的搅拌摩擦焊用夹紧工装，其特征在于：所述夹紧器A(21)与所述夹紧器B(22)的结构对称，均包括设于基台(1)上方的横梁(23)，所述横梁(23)于靠近待焊接端面(5)一侧铰接有伸缩缸(24)、于远离待焊接端面(5)一侧铰接有连杆机构(25)，所述伸缩缸(24)的远端与所述连杆机构(25)铰接，通过所述伸缩缸(24)的长度变化能够驱使所述连杆机构(25)的远端向工件施加推力；所述基台(1)的左侧设有凸起结构(11)，所述凸起结构(11)与工件A(3)的端面抵接；所述夹紧器B(22)的连杆机构(25)的远端与成型于工件B(4)顶面的凸台B(41)的侧壁抵接。

6.根据权利要求5所述的搅拌摩擦焊用夹紧工装，其特征在于：所述凸起结构(11)设置成可拆卸安装的定位销(12)，所述定位销(12)与工件A(3)间可拆卸地夹装有定位块(13)。

7.根据权利要求6所述的搅拌摩擦焊用夹紧工装，其特征在于：所述基台(1)的右侧设有用于运输工件的传送机构(6)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的搅拌摩擦焊用夹紧工装，其特征在于：所述待焊接端面(5)的正下方可拆卸地铺设有垫板(7)，所述垫板(7)的顶面与基台(1)的顶面齐平。