CN104028935A - 一种方向盘焊接夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方向盘焊接夹具，该夹具包括可翻转支架和其旋转机构，其特征在于还包括夹具主体和其开合机构；所述夹具主体包括底层、轮辐定位圆台、梯状定位块、顶层、中心定位板、骨架圈压紧装置、夹紧气缸和小直线气缸；底层固定安装在可翻转支架上；轮辐定位圆台固定安装在底层上；梯状定位块固定安装在轮辐定位圆台上，且与中心定位板水平接触；顶层与底层铰接，两层可绕铰接处的轴线旋转打开或者闭合；所述开合机构包括侧连接架、柱形杆、中间连接板、U形块和大直线气缸；所述侧连接架包括长条板和短固块，长条板与顶层的侧边接触，顶层每侧均摆放两个长条板，并且每侧两块长条板之间用短固块焊接，使之成为一个整体。

Description

一种方向盘焊接夹具

技术领域

本发明涉及焊接装置，具体是一种方向盘焊接夹具。该夹具可以翻转焊接汽车等的方向盘。

背景技术

目前，汽车焊装生产线上的零部件的焊接通常采用夹具夹紧待焊接零件后进行焊接操作。由于汽车领域的零件焊接需要很高的精度才能满足后续工序的生产需要，因此，现有焊接生产中多采用焊接夹具来配合进行。

目前汽车方向盘骨架制造方法有两种：一是采用含镁量大于95%的镁铝合金为材料，整体压铸成型，其优点是压铸成型的装配工艺尺寸精确，缺点是成本较高，并且柔韧性不如钢制骨架，在方向盘受到冲击之后，容易断裂，从而造成安全隐患；二是采用钢材焊接成型，其优点是成本低，强度及柔韧性均优于镁铝合金骨架，缺点是目前的焊接成型的尺寸精度较低，在其上装配方向盘零部件时容易因尺寸偏差而造成装配困难。

现有技术中,材料为钢材的方向盘的焊接夹具不能一次性定位夹紧方向盘骨架所有零件且使其保证一定的焊接精度与装配精度，难以一次焊接成型；此外，生产效率也有待提高。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明拟解决的技术问题是，提供一种方向盘焊接夹具,该夹具制造成本较低,而所得的产品装配精度较高,同时使用该夹具生产效率也明显提高。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，设计一种方向盘焊接夹具，包括可翻转支架和其旋转机构，其特征在于：该夹具还包括夹具主体和其开合机构；

所述夹具主体包括底层、轮辐定位圆台、梯状定位块、顶层、中心定位板、骨架圈压紧装置、夹紧气缸和小直线气缸；所述底层固定安装在可翻转支架上；所述轮辐定位圆台固定安装在底层上；所述梯状定位块固定安装在轮辐定位圆台上，且与中心定位板水平接触；所述顶层与底层铰接，两层可绕铰接处的轴线旋转打开或者闭合；所述中心定位板固定安装在顶层上；所述骨架圈压紧装置包括压紧块、弹簧和上顶块，所述压紧块放置在顶层的安装孔内，上面放置弹簧,上顶块放置在所述弹簧上，并且固定安装在顶层上；所述夹紧气缸固定安装在底层安装孔内,其数量依据工艺设计确定；所述小直线气缸固定安装在所述轮辐定位圆台的挖空状的底部的中间位置，使气缸执行件做垂直于圆台端面的直线运动；

所述开合机构包括侧连接架、柱形杆、中间连接板、U形块和大直线气缸；所述侧连接架包括长条板和短固块,长条板与顶层的浅槽侧壁接触，顶层浅槽的两个侧壁各放置一个长条板，并且每侧两块长条板之间用短固块焊接,使之成为一个整体；所述柱形杆有两个，每个柱形杆的两端均穿入两侧连接架及所述中间连接板，并且固定成一体；所述中间连接板有两块，连接所述柱形杆，且与大气缸的缸筒铰接；所述U形块固定安装在可翻转支架上；所述大直线气缸的缸筒一端可以绕中间连接板的孔轴线转动，大直线气缸执行件末端与U形块铰接，可以绕其轴线转动。

与现有技术相比,本发明夹具不仅能实现材料为钢材的方向盘的一次定位夹紧，并焊接成型，而且所得产品尺寸精度提高,同时生产效率也提高,并可使工人操作时更加安全。

附图说明

图1为本发明方向盘焊接夹具一种实施例的总体结构示意图；

图2为本发明方向盘焊接夹具一种实施例的局部结构示意图；

图3为本发明方向盘焊接夹具一种实施例的轮辐定位圆台12的俯视图；

图4为本发明方向盘焊接夹具一种实施例的轮辐定位圆台12的旋转剖结构示意图；

图5为本发明方向盘焊接夹具一种实施例的骨架圈压紧装置16的结构示意图；

图6为本发明方向盘焊接夹具一种实施例的方向盘骨架5焊接成型示意图；

图7为本发明方向盘焊接夹具一种实施例的方向盘装卡与预装卡状态示意图。

在图7中，左半部分，即左边的夹具主体1为已完成方向盘5的装卡待焊接状态（在开合机构3的作用下底层11与顶层13为闭合状态）；右半部分为夹具主体1在开合机构3的作用下保持底层11与顶层13为打开状态，实现方向盘5的预装卡示意图。

在图1-7中，1为夹具主体，2为可翻转支架，3为开合机构，4为旋转机构，5为实施例中焊接完成的方向盘骨架；11为底层，111为交叉状支撑结构，112为深槽，113为底层安装通孔，12为轮辐定位圆台，121为圆台主体，1211为浅槽，1212为圆台通孔，1213为固定块，122为短圆柱，13为梯状定位块，14为顶层，142为沉头孔，15为中心定位板，16为骨架圈压紧装置，161为压紧块，162为弹簧，163为上顶块 ，17为夹紧气缸，18为小直线气缸；21为支架框体，211为大方口，22为垫底方条；31为侧连接架，311为长条板，312为短固块，32为柱形杆，33为中间连接板，34为U形块，35为大直线气缸；41为支架连接板，42为旋转盘；51为骨架圈，52为轮辐；53为花键。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，详细叙述本发明。

本发明设计的方向盘焊接夹具（简称夹具，参见图1—7），包括可翻转支架2及用于带动可翻转支架2处于转动或者固定不动状态的旋转机构4，该夹具还包括夹具主体1和用于带动夹具主体1的底层11与顶层14处于打开或者闭合状态的开合机构3。

所述夹具主体1包括底层11、轮辐定位圆台12、梯状定位块13、顶层14、中心定位板15、骨架圈压紧装置16、夹紧气缸17和小直线气缸18；所述底层11用螺栓与销钉固定安装在可翻转支架2上；所述轮辐定位圆台12用螺栓与销钉固定安装在底层11上；所述梯状定位块13用螺栓固定安装在轮辐定位圆台12上，且与所述中心定位板15水平接触；所述顶层14与底层11铰接，两层可绕铰接处的轴线旋转，实现开闭合状态；所述中心定位板15用螺栓固定安装在顶层14上；所述骨架圈压紧装置16包括压紧块161、弹簧162、上顶块163（参见图4）；所述压紧块161放置在顶层14的沉头孔142内，上面放置一个所述弹簧162；所述上顶块163放置在所述弹簧162上，并且用螺钉固定安装在顶层14上；所述夹紧气缸17有四个，用螺钉固定安装在底层11的下端面；所述小直线气缸18用螺钉固定安装在所述轮辐定位圆台12底部的中间位置，使气缸执行件做垂直于圆台端面的直线运动。

所述可翻转支架2包括支架框体21、垫底方条22；所述垫底方条22用螺栓固定安装在支架框体21上；所述支架框体21两端用螺母固定安装在所述支架连接板41上，每个所述的可翻转支架2上安装两个夹具主体1及两个配套的开合机构3。所述支架框体21有两个大方口211（参见图2），使夹具主体1便于安装与工作，每个大方口211上固定安装两条垫底方条22，所述夹具主体1的底层11固定安装在垫底方条22上。

所述开合机构3包括侧连接架31、柱形杆32、中间连接板33、U形块34、大直线气缸35；所述侧连接架31包括长条板311、短固块312；所述长条板311与顶层14的侧边接触，顶层14每侧均摆放两个长条板311，且紧靠顶层14侧边的浅槽壁，并且每侧两块长条板311之间用短固块312焊接使成为一个整体，每个所述侧连接架31用四个长螺栓固定在顶层14上；所述柱形杆32有两个，并且杆的两端均穿入两侧连接架31及所述中间连接板15，且焊接固定成一体；所述中间连接板15有两块，连接所述柱形杆32，且与所述大直线气缸35的缸筒铰接；所述U形块34用螺栓固定安装在支架2上；所述大直线气缸35的缸筒一端可以绕中间连接板15的孔轴线转动，大直线气缸35执行件末端与U形块34铰接，该执行件可以绕其铰接处的轴线转动。

所述旋转机构4包括支架连接板41、旋转盘42；所述支架连接板41用螺母固定连接在旋转盘42上；所述旋转盘42由动力装置驱动使其转动或静止不动。

本发明夹具的进一步特征在于所述底层的中间部分设有对称的相互之间成交叉状的支撑结构111，其横截面两两相对，且相互断开，所述支撑结构111呈方条形，且支撑结构111末端均切除部分材料呈阶梯形，每个支撑结构111末端底部设有所述小直线气缸的安装通孔；所述底层11左右两侧均开有深槽112（参见图2），每侧均有两个深槽，槽的深度均相同，槽深与所述底层总体高度之比在0.7-0.85，其深度便于所述底层的安装固定,深槽的槽宽小于所述底层11侧边宽度，且每个深槽112底部各设有两个安装孔，使所述底层11固定于垫底方条22上；其后端面的左右设有对称的铰接结构，沿着平行于所述底层11的后端面看，该铰接结构呈折线形，且末端设有通孔，从底层11的垂直后端面看，该铰接结构开有深槽。

所述轮辐定位圆台12的整体呈圆台状，上端大部分是圆台形状，下端有一小部分是圆柱形状，圆柱的高度与所述轮辐定位圆台总高之比为0.15-0.25，其下端边缘有四片固定块1213伸出，每个固定块1213呈矩形，其沿圆台底端半径方向伸出的长度是半径的0.15至0.2倍，其宽度小于所述底层的交叉支撑结构111的宽度，其高度与所述轮辐定位圆台12的圆柱高度相同，且每个伸出块都设有两个安装孔，使其固定于所述底层11的交叉支撑结构111（参见图2）上；所述轮辐定位圆台12的底部呈挖空状，并留有一定的壁厚；所述轮辐定位圆台12中间底部设有一通孔1212（参见图3）及两个安装小孔，该小孔用来安装所述小直线气缸，且所述圆台的外侧壁设有多个浅槽1211（参见图2与图3），浅槽1211的宽度几乎与待定位的轮辐宽度相等或者略大于待定位的轮辐宽度，每个浅槽121设有两小孔，孔径大小约为浅槽宽度的1/6，孔深约为所述圆台侧壁厚度的0.5倍，并且小孔中都安装两个突出的短圆柱122（参见图2），短圆柱122的直径与浅槽121中所述小孔内径相同，短圆柱122的高度等于小孔深加上浅槽1211深度；所述梯状定位块13呈阶梯状（参见图1与图2），其长度为所述圆台12顶端直径的0.2-0.3倍，其总高等于所述圆台12顶端面到所述中心定位板15安装后的底端面的垂直距离，并在紧贴所述轮辐定位圆台12顶端面上的阶梯上设有两个安装小孔，且该定位块13的顶部与所述中心定位板15的底面接触。

所述顶层14的下端面的两侧设有与所述底层11上端面同样形状、同样大小、同样位置的深槽；所述顶层14的上端面的左右两侧均设有同样规格的浅槽，浅槽的深度为所述顶层总体厚度的0.08-0.15倍，且两浅槽关于所述顶层中间的垂直面对称，浅槽上设有固定安装所述端固块的通孔，其数量依据工艺设计确定；所述顶层14的中间设有类似于所述底层的交叉状的支撑结构，其各交叉支撑结构的末端用圆环状结构连接成一体，其圆环结构的下端内侧设有倒角，倒角的倾斜面的角度与圆台侧面的倾斜角相同，所述顶层的中后部与所述底层11的中后部不一样，是有材料填充的；其每个交叉支撑结构上均设有沉头孔142（参见图1），上端孔径底端设有若干安装孔；所述顶层14后端面与所述底层11的后端面一样设有类似的铰接结构，该铰接结构可安装在所述底层的后端面的铰接结构的深槽中，并且所述底层的铰接结构与所述顶层的铰接结构用短的铰接杆连接。

所述中心定位板15整体呈“凸”字形，其前端的宽度与所述梯形定位块的长度相等，且前端靠近夹具主体中心部分开有方形通槽，使前端呈“凹”字形，且中心定位板上设有四个安装孔。

所述压紧块161的两端轴径不相等，安装后上端轴径大于下端，且分别安装在顶层14的四个所述沉头孔142内（参见图4），所述沉头孔142有三个从下到上直径依次增大的圆孔，所述压紧块161的下端与沉头孔142最小孔径为间隙配合，所述上顶块161的厚度小于所述沉头孔142最大孔径的深度。

所述的长条板311设有两个安装孔，所述中间连接板15且有两块，且每块均设有三个安装孔；所述的U形块34呈U形，并设有四个安装孔。

所述的支架连接板41设有若干伸出的轴；所述的旋转盘42中心设有伸出轴，其轴上装有滚动轴承。每个可翻转支架2上安装两个所述夹具主体1与两个所述开合机构3，且一个所述夹具主体1配套一个所述开合机构3(参见图7)。

本发明夹具的工作原理是：整个装置在一个大的翻转平台上，翻转平台分为两侧，一侧专用于取下焊接完的方向盘骨架，并且重新开始定位夹紧各待焊接件；而另一侧则由两个焊接机器人开始焊接。下面详细叙述如何装卡待焊接件(方向盘)：

首先按下气缸按钮，使大直线气缸35、小直线气缸18、各夹紧气缸17都动作，此时开合机构3相当于一个曲柄滑块机构，其中滑块设为原动件，使顶层14与底层11分离，松开骨架圈51、轮辐52及花键53的夹紧；取下焊接完的工件。首先放置骨架圈51，使骨架圈51处于夹紧气缸17的夹紧口内，然后放置花键53，接着放置轮辐52于轮辐定位圆台12的浅槽内，至此，待焊接件的定位完成；开始按下气缸按钮，小直线气缸18先开始动作，使花键53得到夹紧，大直线气缸35接着动作，使轮辐52得到夹紧，骨架圈51在压紧块的压力下保持水平状，最后夹紧气缸17均同时动作，使骨架圈51得到夹紧，使其保持圆环状。旋转机构4的作用是转动或者保持可翻转支架2不动，使夹具所留出的焊接区域适合机器人进行焊接。

本发明焊接夹具，不仅能使待焊接件一次焊接成型，而且能够显著提高方向盘的焊接精度及装配精度，节约装卡时间，使工人操作时更加安全，并在很大程度上提高了生产效率，是一种有很高实用价值的方向盘焊接装备。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (8)

1.一种方向盘焊接夹具，包括可翻转支架和其旋转机构，其特征在于：该夹具还包括夹具主体和其开合机构；

所述夹具主体包括底层、轮辐定位圆台、梯状定位块、顶层、中心定位板、骨架圈压紧装置、夹紧气缸和小直线气缸；所述底层固定安装在可翻转支架上；所述轮辐定位圆台固定安装在底层上；所述梯状定位块固定安装在轮辐定位圆台上，且与中心定位板水平接触；所述顶层与底层铰接，两层可绕铰接处的轴线旋转打开或者闭合；所述中心定位板固定安装在顶层上；所述骨架圈压紧装置包括压紧块、弹簧和上顶块，所述压紧块放置在顶层的安装孔内，上面放置弹簧,上顶块放置在所述弹簧上，并且固定安装在顶层上；所述夹紧气缸固定安装在底层安装孔内,其数量依据工艺设计确定；所述小直线气缸固定安装在所述轮辐定位圆台的挖空状的底部的中间位置，使气缸执行件做垂直于圆台端面的直线运动；

所述开合机构包括侧连接架、柱形杆、中间连接板、U形块和大直线气缸；所述侧连接架包括长条板和短固块,长条板与顶层的浅槽侧壁接触，顶层浅槽的两个侧壁各放置一个长条板，并且每侧两块长条板之间用短固块焊接,使之成为一个整体；所述柱形杆有两个，每个柱形杆的两端均穿入两侧连接架及所述中间连接板，并且固定成一体；所述中间连接板有两块，连接所述柱形杆，且与大气缸的缸筒一端铰接；所述U形块固定安装在可翻转支架上；所述大直线气缸的缸筒一端可以绕中间连接板的孔轴线转动，大直线气缸执行件末端与U形块铰接，可以绕其轴线转动。

2.根据权利要求1所述方向盘焊接夹具，其特征在于所述底层的中间部分设有对称的相互之间成交叉状的支撑结构，其横截面两两相对，且相互断开；所述支撑结构呈方条形，且支撑结构末端均切除部分材料呈阶梯形，每个支撑结构末端底部设有所述小直线气缸的安装孔；所述底层左右两侧均开有两个深度相同的深槽，其槽深与所述底层总体高度之比为0.7-0.85，其深度便于所述底层的安装固定，深槽的槽宽小于所述底层侧边宽度，且每个深槽的底部各设有两个安装孔，使所述底层固定于可翻转支架上；其后端面的左右设有对称的铰接结构，沿着平行于所述底层后端面看，该铰接结构呈折线形，且末端设有通孔；从垂直后端面看，该铰接结构开有深槽。

3.根据权利要求1所述方向盘焊接夹具，其特征在于所述轮辐定位圆台的整体呈圆台状，上端大部分是圆台形状，下端有一小部分是圆柱形状，圆柱的高度与所述轮辐定位圆台总高之比为0.15-0.25，其下端边缘有四片固定块伸出，每个固定块呈矩形，其沿圆台底端半径方向伸出的长度是该半径的0.15-0.2倍，其宽度小于所述底层的交叉支撑结构的宽度，其高度与所述圆台的圆柱部分高度相同，且每个固定块都设有两个安装孔，使其固定于所述底层的交叉支撑结构上；所述轮辐定位圆台底部呈挖空状，并留有一定的壁厚；所述轮辐定位圆台中间底部设有一通孔及两个安装小孔，该小孔用来安装所述小直线气缸，且所述圆台的外侧壁设有多个浅槽，浅槽的宽度几乎与待定位的轮辐宽度相等或者略大于待定位的轮辐宽度，每个浅槽设有两小孔，孔径大小约为浅槽宽度的1/6，孔深为所述圆台侧壁厚度的1/2，并且小孔中都安装两个突出的短圆柱，短圆柱的直径与浅槽中所述小孔内径相同，短圆柱的高度等于小孔深加上浅槽深度；梯状定位块呈阶梯状，其长度为圆台顶端直径的0.2-0.3倍，其总高等于所述圆台顶端面到所述中心定位板安装后的底端面的垂直距离，并在所述紧贴圆台顶端面上的阶梯上设有两个安装小孔，且该定位块顶部与所述中心定位板底面接触。

4.根据权利要求1所述方向盘焊接夹具，其特征在于所述顶层的下端面的两侧设有与所述底层上端面同样形状、同样大小、同样位置的深槽；所述顶层的上端面的左右两侧均设有同样规格的浅槽，浅槽的深度为所述顶层总体厚度的0.08-0.15倍，且两个浅槽关于所述顶层中间的垂直面对称，浅槽上设有固定安装所述端固块的通孔，其数量依据工艺设计确定；所述顶层的中间设有类似于所述底层的交叉状的支撑结构，其各交叉支撑结构的末端用圆环状结构连接成一体，其圆环结构的下端内侧设有倒角，倒角的倾斜面的角度与圆台侧面的倾斜角相同，所述顶层的中后部有材料填充；其每个交叉支撑结构上均设有沉头孔，上端孔径底端设有若干安装孔；所述顶层后端面与所述底层的后端面一样设有类似的铰接结构，该铰接结构可安装在所述底层的后端面的铰接结构的深槽中，并且所述底层的铰接结构与所述顶层的铰接结构用短的铰接杆连接。

5.根据权利要求1所述方向盘的焊接夹具，其特征在于所述中心定位板整体呈“凸”字形，其前端的宽度与所述梯形定位块的长度相等，且前端靠近夹具体中心部分开有方形通槽，使前端呈“凹”字形，且中心定位板上设有四个安装孔。

6.根据权利要求1所述方向盘焊接夹具，其特征在于所述压紧块的两端轴径不相等，安装后上端轴径大于下端，且分别安装在顶层的四个对称的所述沉头孔内，所述沉头孔有三个从下到上直径依次增大的圆孔，所述压紧块的下端与沉头孔最小孔径为间隙配合，所述上顶块的厚度小于所述沉头孔最大孔径的深度。

7.根据权利要求1所述方向盘焊接夹具，其特征在于所述长条板设有两个安装孔，所述中间连接板有两块，且每块中间连接板均设有三个安装孔；所述的U形块设有四个安装孔。

8.根据权利要求1所述方向盘焊接夹具，其特征在于每个可翻转支架上开有两个相同大小的方口，使夹具主体便于安装与工作，每个可翻转支架上安装两个配套的所述夹具主体与开合机构。