專利名稱：拼焊板直線及曲線焊縫雙用的變形焊接夾具的制作方法
技術領域：
本發明涉及薄板焊接領域，特指一種可以用于直線及曲線焊縫拼焊板焊接的變形夾具，主要應用于不同厚度、不同性質的鋼板、鋁板等薄板材料拼合焊接的場合。采用本裝置可以實現不同焊縫形狀組合、不同厚度組合、多種拼焊板尺寸的拼焊板的焊接，同時通過多點調節控制焊接夾緊力，很好地控制了焊接邊的平整度和焊接間隙，最終得到符合焊接質量要求的焊接件。
背景技術：
焊接夾具是進行金屬結構焊接不可缺少的輔助器具，是焊接工藝的重要組成部分。它在焊接過程中主要起到維持和保證焊接產品形狀及尺寸符合產品圖紙要求、方便焊工操作、提高功效的作用。
常用的焊接夾緊機構可分為手動夾緊機構和氣動液壓夾緊機構。手動夾緊是以人力為動力源，通過手柄或腳踏板，靠人工操作于焊接作業機構，手動夾緊機構的優點在于結構簡單，具有自鎖和擴力性能，缺點在于工作效率低，勞動強度大，故在一般單件和小批量生產中應用較多；氣動夾緊機構是以壓縮空氣為傳力介質，推動汽缸動作以實現夾緊作用的機構。液壓夾緊結構是以壓力油為傳力介質，推動液壓缸動作以實現夾緊作用的機構。氣動液壓夾緊機構優點在于它使用方便，自動化程度高，夾緊可靠，缺點在于與手動夾緊機構相比造價昂貴，一般在生產周期長，批量大的生產中應用較多。
焊接夾具傳統的設計方法是整體式設計，即根據焊接零件的外形和工藝要求，以整體式的定位件及夾緊件為基礎進行設計，這種設計標準化程度低，設計周期長，調整困難。目前，世界上流行的通用設計是標準化元件組合法。這種方法的要點是將焊接夾具中普遍具有不同功能的元部件，如定位塊支架、壓緊塊支架、導向座、工作臺、支承架等抽出來，預先設計成通用的標準化系列元部件，在設計時，設計者根據需要調用這些元部件任意組合成一套夾具，采用這種方法，工效大為提高，可以保證夾具制作精度、縮短制作時間、便于調整。
目前，工程應用中對直線焊縫和曲線焊縫的拼焊板的需求日益增大，與之相應的焊接夾具也隨之產生，對于直線焊縫拼焊板，拼焊板一面平整、一面有臺階差，鑒于其幾何對稱性，故不需要在對底座進行特殊的設計；對于曲線焊縫拼焊板，則需要對底座設計進行一定的創新，通過一種曲線焊縫布置的夾具來得到多種曲線焊縫布置的拼焊板。同時在設計中設計者既要考慮夾具結構的簡單實用，又要考慮其通用化程度，目前在世界范圍內有部分企業和實驗室根據相應的要求研制了一些用于薄板拼合焊接的焊接夾具。
瑞士的蘇得羅尼克公司(Soudronic)研發的曲線焊縫焊接夾具以電磁吸引夾緊為夾緊方式，拼焊板安置在工作臺上，在拼焊板周圍設有定位擋塊，同時起定位和輔助夾緊作用，這種焊接夾緊裝置性能可靠、使用方便，適合大批量生產，缺點在于對于較薄且焊接邊剛性較差易出現翹曲或已出現翹曲的拼焊板無法控制焊接邊平整度，同時該夾具對激光焊接器和焊接工作臺的要求很高，而且制造成本太高，不適合小批量生產使用。
法國阿塞洛(Arcelor)激光研究所使用的焊接夾緊裝置帶有液壓式夾緊系統，在整個焊接過程中對基拼焊板片/工件進行可靠夾緊，對設備和基拼焊板片/工件的幾何形狀沒有任何限制，也可以避免焊縫較長的工件在焊接過程中出現待焊區域由于受熱而出現未焊縫隙變大。同時該裝置采用滾輪式碾壓對合裝置，使拼焊板之間的間隙得以碾壓對合，可極大提高了成品工件的激光焊接質量與焊接強度，降低廢品率，該裝置的缺點在于設計復雜，設備龐大，機動性較差，使用成本太高。
香港理工大學的C.H.Cheng設計的激光拼焊板焊接夾具能滿足其實驗需要的激光拼焊板焊接要求，但該夾具設計不能實現曲線焊縫的焊接，同時其焊接散熱性較差，拼焊板的夾緊定位也較為繁瑣。
發明內容
根據拼焊板要求和現存的實際情況，本發明的目的在于綜合以上各項發明和專利的優點，克服它們的不足之處，通過優化組合開發出一套柔性化程度高、輕便實用且制造成本低又能滿足焊接要求的雙用焊接夾具，利用夾具優點，最終得到一系列焊接質量符合要求的拼焊板。
本發明采用以下技術方案來實現其包括螺旋夾緊機構、活動定位塊、散熱槽、底座高度差結構。其中夾具底板的設計基準與拼焊板的設計基準相同，即根據實驗拼焊板中曲線焊縫和直線焊縫拼焊板最大實際尺寸來制定底板大小；根據設計要求將單一的曲線焊接槽和直線焊接槽集成到底座上；其中底座高度差結構由差厚階梯和底座高度調節片配合組成，在底座上銑出一個階梯，使兩邊產生一個預定的高度差，同時加工出與底座配合的高度調節片；在左右壓板加工出螺紋孔，配合相應的內六腳螺釘組成螺旋夾緊機構；根據焊接槽的寬度設計出活動式定位塊，以定位塊的一個面作為定位包容面；根據焊接中可能出現的焊接熱量，在底座上開啟若干條的散熱槽；在底座的兩側開出一定量的螺紋孔，加工出左右壓邊板，以便大尺寸拼焊板的壓邊之用。
本發明與現有技術相比具有以下優點1.本發明是種變形了的焊接夾具，它將直線焊縫和曲線焊縫焊接兩種形式通過夾具底座的變形集成到了一起，可以同時擔當兩種不同形式的焊接任務。
2.本發明對于底座的階梯式設計可以增加拼焊板不同形式的組合焊接，壓板與底板以墊塊隔開，使兩者之間產生較大的空間，既方便了工件的裝夾，又有助于焊接時的散熱，同時底座上開出的獨特的散熱槽有效地幫助焊接過程中的散熱，從而有效地防止了焊接件的變形和扭曲，提高了焊接件的質量。
3.本夾具以螺旋夾緊為夾緊方式，由于采用的是多點夾緊力調節的夾緊形式，可以根據板材的實際情況調節各點的夾緊力，從而有效地避免焊接邊的翹曲，保證了焊接質量。
4.本發明可以滿足大尺寸拼焊板的焊接，同時由于采用了新穎的活動式定位塊方式，大大地提高了焊接夾具的柔性化程度，使本發明也適用于多種小尺寸拼焊板的拼焊，通用化程度較高。
5.由于夾具壓板由可調的墊塊支撐，故壓板與底板之間的空間也可以調整，這樣可以保證夾具適合多種厚度組合的拼焊板焊接。
6.帶斜坡的壓板，方便焊接頭的伸入，同時有助于實驗者隨時觀察焊接的質量，及時調整焊接參數。
圖1焊接夾具結構立體示意圖(a)曲線焊縫焊接夾具裝配圖(b)焊接夾具底座部件圖(c)焊接夾具直線焊縫焊件壓板圖1活動定位塊2散熱槽3直線焊縫左壓板3’曲線焊縫左壓板4直線焊縫右壓板4’曲線焊縫右壓板5內六角圓柱頭螺釘A6內六角圓柱頭螺釘B7壓板墊塊8焊接板料9右壓邊板10底座11底座高度調節片12左壓邊板圖2曲線焊縫焊件示意圖(a)母材左薄右厚，上部平齊(b)母材左厚右薄，上部平齊(c)母材左薄右厚，下部平齊(d)母材左厚右薄，下部平齊具體實施方式
下面以曲線焊縫的焊接為例，結合圖1詳細說明本發明提出的具體裝置的細節和工作情況。
夾具以底座(10)為基體，底座(10)上的階梯與底座高度調節片(11)配合使用，通過改變底座高度調節片(11)厚度來調整底座階梯的高度差，在進行曲線焊縫的焊接時，可以實現不同厚度組合拼焊板焊接，如圖1所示，壓板(3’)(4’)由墊塊(7)支撐，內六腳螺釘B(6)穿過壓板(3’)(4’)和墊塊(7)將其固定在底座(10)上，定位塊(1)放入焊縫槽中幫助拼焊板定位，安放如圖1(b)所示，這樣定位的優點在于無論拼焊板尺寸怎么變化，只要以焊接邊為定位基準都可以完成定位，提高了夾具的通用性，當右側拼焊板放入預定夾緊位置后鎖緊該側螺釘，螺釘各個點的鎖緊力可以單獨調節，有效地控制了拼焊板的翹曲變形，撤出定位塊(1)，將左側拼焊板插入對接鎖緊即可完成夾緊工作，如有需要可以在最后將左右壓邊板(9)(12)壓住拼焊板并用螺釘鎖緊，底座上開設的散熱槽(2)有效的幫助焊接過程中的散熱。
本焊接夾具的具體操作方法為(1).將底座(10)安放到焊接工作臺上。
(2).根據焊件設計要求調節底座高度調節片。
(3).用內六角螺釘(6)將壓板(3’)(4’)和墊塊(7)固定到底座上，根據焊接要求調整墊塊(7)的高度。
(4).將定位塊(1)安放到焊接槽中，定位塊內側與焊接槽緊貼，定位面對準將要放入的拼焊板一側，調整好定位塊之間的間距如圖1(b)所示。
(5).將拼合焊板中的一塊從壓板(4’)底部間隙中插入夾具，并且與定位塊(1)的定位面貼合，用螺旋夾緊裝置(5)夾緊拼焊板，按設計要求，拼焊板的焊接邊正好處于焊接槽的中心面上。
(6).取出定位塊(1)，將另一塊拼焊板由右側壓板(3’)底部間隙插入夾具并且與右側已固定的拼焊板的焊接邊貼合，使用螺旋夾緊裝置(5)夾緊拼焊板。
(7).調整各個螺旋夾緊螺釘使拼焊板受力較為均勻。
(8).開始焊接。
直線焊縫拼焊板焊接方法的實現和曲線焊縫類似，使用過程中只需將底座用調節片墊平即可，此處不再詳細描述。
本實施例子僅用于說明本發明，而不進行限制。
權利要求
1.一種拼焊板直線及曲線焊縫雙用的變形焊接夾具，其特征在于包括螺旋夾緊機構、活動定位塊(1)、散熱槽(2)、底座(10)，螺旋夾緊機構由左右壓板加工出螺紋孔，配合相應的內六腳螺釘組成，由螺旋夾緊機構將焊接板料(8)固定在底座(10)上，定位塊(1)安放在底座(10)的焊縫的焊接槽中，以定位塊(1)正對焊接槽中心面的面作為定位面，該面與焊接板料(8)的焊接邊貼合。
2.根據權利要求1所述的一種拼焊板直線及曲線焊縫雙用的變形焊接夾具，其特征在于設置底座高度差結構，其由差厚階梯和底座高度調節片(11)配合組成，采用底座高度調節片(11)將底座(10)的差厚階梯墊平。
3.根據權利要求1或2所述的一種拼焊板直線及曲線焊縫雙用的變形焊接夾具，其特征在于所述的變形焊接夾具用于曲線焊縫焊接時螺旋夾緊機構由若干內六腳螺釘(5)、曲線焊縫左壓板(3’)和曲線焊縫右壓板(4’)組成。
4.根據權利要求1或2所述的一種拼焊板直線及曲線焊縫雙用的變形焊接夾具，其特征在于所述的變形焊接夾具用于直線焊縫焊接時螺旋夾緊機構由若干內六腳螺釘(5)、直線焊縫左壓板(3)和直線焊縫右壓板(4)組成。
全文摘要
本發明為拼焊板直線及曲線焊縫雙用的變形焊接夾具，該夾具裝置將單一的直線焊接槽與曲線焊接槽集成到底座上，實現了本變形裝置雙用的設計要求；由差厚階梯和底座高度調節片配合組成的底座表面高度差結構使本裝置適用于多種厚度及形狀的曲線焊縫拼焊板的組合焊接；螺旋夾緊機構由左右壓板加工出螺紋孔，配合相應的內六腳螺釘組成，可根據薄板在焊接過程中出現的扭曲變形力，通過多點夾緊力控制來調節拼焊板各部位的夾緊力，有效控制了直線和曲線焊接過程中拼焊板的變形和焊接邊扭曲的情況；采用新穎的柔性定位方式，可用于多種尺寸規格的普通鋼板、高強度鋼板、鋁板等薄板材料的直線及曲線焊縫焊接過程中拼焊板的定位和夾緊，用途十分廣泛。
文檔編號B23K37/00GK101020281SQ20071002049
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月6日 優先權日2007年3月6日
發明者陳煒, 盛杰, 雷玉成, 朱強, 郭偉剛 申請人:江蘇大學