[发明专利]一种超薄壁圆筒随焊柔性焊接夹具装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超薄壁圆筒类零件激光微焊接的随焊柔性夹具装置，尤其适用于在超薄壁圆筒纵缝激光微焊接中实现无错边、无烧穿、低变形等焊接缺陷的焊接夹具装置及其使用方法。

背景技术

对于超薄件（板厚小于0.2mm）的焊接存在以下主要的问题：壁厚较薄，焊前装夹比较困难，装夹不到位会造成焊不上或者错边等缺陷，使得接头的强度低；薄件热容量有限，过大的能量容易焊穿，能量较小容易焊不透，特别是装夹不当时局部区域的待焊材料不能和工装夹具紧密贴合导致焊缝区热量不易散失，容易在局部区域发送烧穿；薄件变形抗力小，焊接过程中容易产生波浪形变形。为了得到焊缝成形良好、力学性能较好的焊接接头，焊前对超薄件对接面的处理和装夹时的精确度提出了很高的要求。因此，研究一种比较实用焊接超薄件的工装夹具，具有重要的意义和实用价值。例如：用于航空发动机上封严环（0.1mm和0.2mm超薄壁筒形类零件）的焊接。

激光微焊接具有功率密度高、能量集中、容易实现精确控制、焊接速度快、焊缝窄和变形小等优点，被广泛应用于超薄件的无填丝对接焊接。但是，与焊接方法及被焊零件相适应的焊接工装夹具需专门设计。为解决焊接过程中出现的错边和焊漏的问题。本装置在通用的薄件琴键式夹具的基础上，增设了随动柔性压爪装置，实现了超薄壁圆筒纵缝的无缺陷微激光焊接。创新点在于随动柔性压爪装置的设计。

发明内容

为了解决激光微焊接超薄圆筒类零件时存在的焊前装夹出现错边、焊接过程中易发生烧穿、焊后接头变形大等问题，设计了一种实用性较强的随焊柔性焊接夹具装置。该装置可以有效避免薄壁圆筒类零件焊接过程出现的问题，提高焊接接头的质量。该装置结构紧凑、操作简便、装配精度高、装夹可靠，而且通用性强，可适用于不同直径超薄壁圆筒类零件纵缝焊接的焊前装夹。

本发明是这样来实现的，一种超薄壁圆筒随焊柔性焊接夹具装置，主要包括：龙门架，拉杆，盖板，垫片，琴键式压爪，偏心轴，衬套，对中支架，支座，支座顶杆，直角底座，电机控制导轨，底板，柔性压爪，弹簧，压杆，螺母；其特征在于：龙门架和电机控制导轨固定在底板上，电机控制导轨上安装有直角底座，拉杆将直角底座和盖板连接，支座一端与直角底座相连，另一端与支座顶杆上端相连，支座顶杆下端与直角底座相连。盖板上通过垫片和螺栓将琴键式压爪固定。琴键式压爪和支座接触，但不相互固定。对中支架通过强磁性吸铁石与支座相连。拉杆，盖板，垫片，琴键式压爪，支座，支座顶杆，直角底座，组成了焊接夹具主体，夹具主体能随着电机控制导轨做直线运动。龙门架上连接有偏心轴和衬套，偏心轴上连接柔性压爪、弹簧、压杆、螺母。在焊接的过程中主体移动，柔性压爪施加压力并保持不动。

本发明的部分工作原理为：步进电机控制导轨带动主体运动，龙门架不动；工作台面上的琴键式压爪通过螺钉使薄板受力，不能左右移动，柔性压爪借助于弹簧受力，使薄板压实，无错边；通过步进电机控制导轨来控制焊接速度。

一种超薄壁圆筒随焊柔性焊接夹具装置的使用方法，其特征在于方法步骤如下：

（1）、圆筒纵缝对中安装：以对中支架作为基准先将圆筒纵缝的一边对中，并以支座的轴端为基准将圆筒轴向定位，在对中支架中镶嵌强磁吸铁石，实现对中支架与支座的活动连接，圆筒纵缝的一边对中定位后，采用琴键式压爪将该边固定，取出对中支架，以已固定的纵缝边为基准，将另一纵缝边定位，同样采用琴键式压爪将该边固定，实现薄板的对中安装，通过夹具体本身的制造精度，确保圆筒对接缝在同一水平上；

（2）、焊接过程采用随焊柔性装置，对焊缝位置直接施压，调整偏心轴和衬套，改变压爪的角度，压爪与压杆通过销轴连接，保证压爪的施压面与被焊圆筒紧密接触，通过弹簧，实现压爪与被焊圆筒的柔性压紧，压爪与被焊圆筒可相对滑动，实现随焊施压的目的；

（3）、焊接过程中，步进电机控制导轨带动夹具体运动，龙门架不移动，通过调节步进电机控制导轨的运动速度来实现不同焊接速度之间的焊接，焊接完成后，松琴键式压爪，收回柔性压爪，取出零件。

本发明的技术效果是：解决了0.1mm～0.2mm超薄壁圆筒类零件激光微焊接过程中易产生的错边、变形、烧穿等问题，能够实现超薄壁圆筒类零件纵缝的无缺陷激光微焊接，提高了接头质量。该装置结构紧凑、操作简便、装配精度高、装夹可靠，而且通用性强，可适用于不同直径超薄壁圆筒类零件纵缝焊接的装夹。

附图说明

图１为本发明的结构示意图一。

图2为本发明的结构示意图二。

图3为本发明的柔性压爪的结构示意图。

图4为本发明的工作台面的结构示意图。