CN107953021B - 金属超薄筒形件电子束焊的工装夹具 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种金属超薄筒形件电子束焊的工装夹具，包括后压板、前压板、底板、上支架和下支架；后压板和前压板为矩形块状结构，二者均与底板的上端面连接，对称分布；底板为矩形块状结构，其下端面与上支架的上端面连接；上支架和下支架相连，共同组成矩形框架结构。

Description

金属超薄筒形件电子束焊的工装夹具

技术领域

本公开涉及一种工装夹具，尤其涉及一种金属超薄筒形件电子束焊的工装夹具。

背景技术

随着航空、航天、汽车等制造领域零部件结构的整体化和轻量化，超薄结构的零部件被广泛采用，给成形制造技术带来了挑战。在实际生产的下料制坯等工序中，当需要0.1-0.5mm超薄壁厚金属材料的筒形件时，通常采取电子束焊方法，使用对焊技术将经过裁切的金属带材或板材的两端对焊形成一定直径的筒形件，从而满足对筒形件的尺寸要求，以便于进行后续工序的操作，并能节省材料，降低生产成本。电子束焊是利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊件所产生的热能进行焊接的方法，因具有不用焊条、不易氧化、焊接速度快、工艺重复性好、焊缝质量高及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天、国防军工、汽车和电气电工仪表等众多领域。然而在实践过程中，由于金属筒形件在焊接时材料壁厚仅为0.1-0.5mm，人工操作易发生对接间隙不均匀、局部搭接而局部缝隙过大等问题从而导致焊缝不连续、甚至局部击穿等焊接缺陷，不能满足生产需要。可见设计合适的工装夹具是焊接质量的重要保障，工装夹具直接影响金属薄壁筒形件的电子束焊接的实施效果。

发明内容

本公开提供一种金属超薄筒形件电子束焊的工装夹具，目的在于提高焊缝质量，减少焊接偏差，提高生产效率等，克服现有技术缺陷。本公开通过以下技术方案实现：

金属超薄筒形件电子束焊的工装夹具，包括后压板、前压板、底板、上支架和下支架；

所述后压板和所述前压板为矩形块状结构，二者均与所述底板的上端面连接，对称分布；

所述底板为矩形块状结构，其下端面与所述上支架的上端面连接；

所述上支架和所述下支架相连，共同组成矩形框架结构。

进一步地，所述工装夹具还包括聚氨酯橡胶垫，所述聚氨酯橡胶垫是两块矩形橡胶垫，即第一聚氨酯橡胶垫和第二聚氨酯橡胶垫，分别位于所述后压板与所述底板之间，以及所述前压板与所述底板之间，第一聚氨酯橡胶垫和第二聚氨酯橡胶垫的相对位置与所述后压板和所述前压板的相对位置保持一致。

进一步地，待焊接工件从所述上支架和所述下支架之间穿过，待焊接工件的两个端面分别位于所述第一聚氨酯橡胶垫与所述底板之间，以及所述第二聚氨酯橡胶垫与所述底板之间。

进一步地，所述工装夹具还包括压紧螺栓、紧固螺栓和支架连接螺栓；所述压紧螺栓用于压紧所述聚氨酯橡胶垫；所述紧固螺栓用于固定所述后压板、所述底板和所述上支架，以及固定所述前压板、所述底板和所述上支架；所述支架连接螺栓用于连接所述上支架和所述下支架。

进一步地，所述后压板的两端和所述前压板的两端均开有沿短边方向的长孔，所述长孔用于调节所述后压板与所述前压板的相对位置。

进一步地，所述后压板和所述前压板上均具有压板螺纹通孔，所述压板螺纹通孔等间距排列在所述长孔之间，所述压紧螺栓穿过所述压板螺纹通孔压紧所述聚氨酯橡胶垫，从而使待焊接工件固定在所述底板上。

其中，优选的，所述压板螺纹通孔有14个，均匀分布在所述后压板和所述前压板上，并等间距排列在所述后压板和所述前压板的所述长孔之间，所述压紧螺栓与所述压板螺纹通孔数量一致。

进一步地，所述底板的四个边角具有底板螺纹通孔，所述紧固螺栓穿过所述底板螺纹通孔与所述上支架连接。

进一步地，所述上支架的下端面的短边和所述下支架的上端面的短边分别具有止口槽，用于所述上支架和所述下支架的相对定位。

进一步地，所述上支架的上端面和下端面的四个边角均设置有螺纹盲孔，所述紧固螺栓和所述支架连接螺栓分别通过所述螺纹盲孔与所述上支架连接。

进一步地，所述下支架的下端面的四个边角具有沉头通孔，所述支架连接螺栓穿过所述沉头通孔与所述上支架连接。

本公开的有益效果：

金属超薄筒形件电子束焊的工装夹具，可有效避免金属筒形件焊接过程中由于壁厚超薄，人工操作时易发生对接间隙不均匀、局部搭接而局部缝隙过大等问题导致的焊缝不连续、甚至局部击穿等焊接缺陷，能有效满足生产需求，保证焊接质量；操作人员只需要使用扳手调整压紧螺栓微调工件的对接间隙，操作方便快捷，并且结构简单，生产成本低，对于推广电子束焊接在金属超薄结构中的应用具有积极的现实意义。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本公开具体实施方式的金属超薄筒形件电子束焊的工装夹具的俯视结构示意图；

图2是本公开具体实施方式的金属超薄筒形件电子束焊的工装夹具的沿A-A方向的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

金属超薄筒形件电子束焊的工装夹具，包括后压板2、前压板3、底板6、上支架8和下支架10；

后压板2和前压板3为矩形块状结构，二者均与底板6的上端面连接，对称分布；底板6为矩形块状结构，其下端面与上支架8的上端面连接；上支架8和下支架10相连，共同组成矩形框架结构。

工装夹具还包括聚氨酯橡胶垫5，聚氨酯橡胶垫5是两块矩形橡胶垫，一块位于后压板2和底板6之间，另一块位于前压板3和底板6之间，两块聚氨酯橡胶垫5的相对位置与后压板2和前压板3的相对位置保持一致。

待焊接工件从上支架8和下支架10之间穿过，待焊接工件的第一端面置于第一聚氨酯橡胶垫与底板6之间，待焊接工件的第二端面置于第二聚氨酯橡胶垫与底板6之间。

工装夹具还包括压紧螺栓4、紧固螺栓7和支架连接螺栓9；

压紧螺栓4用于压紧聚氨酯橡胶垫5；紧固螺栓7用于固定后压板2、底板6和上支架8，以及固定前压板3、底板6和上支架8；支架连接螺栓9用于连接上支架8和下支架10。

后压板2的两端和前压板3的两端均开有沿短边方向的长孔，长孔用于调节后压板2与前压板3的相对位置。

后压板2和前压板3上均具有压板螺纹通孔，压板螺纹通孔等间距排列在长孔之间，压紧螺栓4穿过压板螺纹通孔压紧聚氨酯橡胶垫5，从而使待焊接工件固定在底板6上。

底板6的四个边角具有底板螺纹通孔，紧固螺栓7穿过底板螺纹通孔与上支架8连接。

上支架8的下端面的短边和下支架10的上端面的短边分别具有止口槽，用于上支架8和下支架10的相对定位。

上支架8的上端面和下端面的四个边角均设置有螺纹盲孔，紧固螺栓7和支架连接螺栓9分别通过螺纹盲孔与上支架8连接。

下支架10的下端面的四个边角具有沉头通孔，支架连接螺栓9穿过沉头通孔与上支架8连接。

更为详细的，

上支架8和下支架10共同组成一个矩形框架结构，用于支撑工装夹具，固定在电子束焊机的水平台面上，上支架8和下支架10通过支架连接螺栓9连接，并通过止口槽相对定位，可分离的结构便于焊接成形的筒形件脱离工装。

通过调整紧固螺栓7在长孔中的位置来调整后压板2和前压板3的间距，为焊接留出适当的间隙；选取布氏硬度为80-90的两块矩形聚氨酯橡胶垫5，设置在待焊接工件和压紧螺栓4之间，两块橡胶垫之间留适当间距，与前、后压板的间距保持一致；压紧螺栓4通过前压板3与后压板2上的压板螺纹通孔作用在所述聚氨酯橡胶垫5上，从而压紧待焊接工件，使其紧贴在底板6上保持固定，压紧螺栓4也用于调整待焊接工件的两个对接端面之间的间隙，以适于电子束焊接，保证焊接质量。

金属超薄筒形件电子束焊的工装夹具的操作流程：

1)通过支架连接螺栓9将上支架8和下支架10紧固连接，并固定在电子束焊机水平工作台面上；

2)将底板6、聚氨酯橡胶垫5、后压板2和前压板3按顺序由下至上依次放置在上支架8的上端面，通过紧固螺栓7将后压板2(前压板3)和底板6与上支架8连接在一起，并保持后压板2(前压板3)和底板6之间存在足够的间隙以放置待焊接的工件；

3)将超薄的待焊接工件毛坯1从上支架8和下支架10之间穿过，并使其两个端面放置于底板6与聚氨酯橡胶垫5之间；

4)调节紧固螺栓7在前压板3和后压板2的长孔中的位置，使前压板3和后压板2之间保持合适的间隙，便于焊接；调节两块聚氨酯橡胶垫5之间的间距，使其与前、后压板间距保持一致；

5)根据焊接要求，调整待焊接工件毛坯1的两个对接端面之间的间隙大小，并使其均匀一致，调节压紧螺栓4，使其压紧所述聚氨酯橡胶垫5，从而使待焊接工件毛坯1紧固在底板6上；

6)启动电子束焊机即可进行焊接操作。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (8)

1.金属超薄筒形件电子束焊的工装夹具，包括后压板(2)、前压板(3)、底板(6)、上支架(8)和下支架(10)；

所述后压板(2)和所述前压板(3)为矩形块状结构，二者均与所述底板(6)的上端面连接，对称分布；

所述底板(6)为矩形块状结构，其下端面与所述上支架(8)的上端面连接；

所述上支架(8)和所述下支架(10)通过支架连接螺栓(9)连接，共同组成矩形框架结构；

所述工装夹具还包括聚氨酯橡胶垫(5)，所述聚氨酯橡胶垫(5)包括第一聚氨酯橡胶垫和第二聚氨酯橡胶垫，第一聚氨酯橡胶垫位于所述后压板(2)和所述底板(6)之间，第二聚氨酯橡胶垫位于所述前压板(3)与所述底板(6)之间，第一聚氨酯橡胶垫和第二聚氨酯橡胶垫的相对位置与所述后压板(2)和所述前压板(3)的相对位置保持一致；

所述上支架(8)的下端面的短边和所述下支架(10)的上端面的短边分别具有止口槽，用于所述上支架(8)和所述下支架(10)的相对定位。

2.根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，待焊接工件从所述上支架(8)和所述下支架(10)之间穿过，待焊接工件的第一端面位于所述第一聚氨酯橡胶垫与所述底板(6)之间，待焊接工件的第二端面位于所述第二聚氨酯橡胶垫与所述底板(6)之间。

3.根据权利要求1-2任一项所述的工装夹具，其特征在于，所述工装夹具还包括压紧螺栓(4)和紧固螺栓(7)；

所述压紧螺栓(4)用于压紧所述聚氨酯橡胶垫(5)；

所述紧固螺栓(7)用于固定所述后压板(2)、所述底板(6)和所述上支架(8)，以及固定所述前压板(3)、所述底板(6)和所述上支架(8)。

4.根据权利要求3所述的工装夹具，其特征在于，所述后压板(2)的两端和所述前压板(3)的两端均开有沿短边方向的长孔，所述长孔用于调节所述后压板(2)与所述前压板(3)的相对位置。

5.根据权利要求4所述的工装夹具，其特征在于，所述后压板(2)和所述前压板(3)上均具有压板螺纹通孔，所述压板螺纹通孔等间距排列在所述长孔之间，所述压紧螺栓(4)穿过所述压板螺纹通孔压紧所述聚氨酯橡胶垫(5)，从而使待焊接工件固定在所述底板(6)上。

6.根据权利要求3所述的工装夹具，其特征在于，所述底板(6)的四个边角具有底板螺纹通孔，所述紧固螺栓(7)穿过所述底板螺纹通孔与所述上支架(8)连接。

7.根据权利要求3所述的工装夹具，其特征在于，所述上支架(8)的上端面和下端面的四个边角均设置有螺纹盲孔，所述紧固螺栓(7)和所述支架连接螺栓(9)分别通过所述螺纹盲孔与所述上支架(8)连接。

8.根据权利要求1-2任一项所述的工装夹具，其特征在于，所述下支架(10)的下端面的四个边角具有沉头通孔，所述支架连接螺栓(9)穿过所述沉头通孔与所述上支架(8)连接。

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