一种可自由调整焊接角度的焊接夹具设计

一种可自由调整焊接角度的焊接夹具设计 一种可自由调整焊接角度的焊接夹具设计

许　鑫

(太原工业学院 机械工程系，山西　太原　030008)

摘要：根据传统焊接夹具在使用过程中的局限性，在传统夹具的基础上进行改进，设计了一套可自由调整焊接角度的焊接夹具。该夹具操作简单、携带方便，可以为被焊接件提供任意角度的装夹和定位。

关键词：调整角度；夹具；焊接

1　课题背景及问题的提出

在焊接设备快速发展的同时，焊接辅助设备的需求量也在不断增大，但由于被焊接件形状各异、种类繁多，焊接工装夹具通常是针对某一类产品设计的，因此焊接夹具的种类也较多，且这些专用焊接夹具很难在其他产品焊接时使用。

笔者发现，在很多零部件的焊接成型加工过程中，都需要将两个被焊接件以一定的角度焊接在一起，而两被焊接件的夹角在不同的部件当中又千差万别，不能总是以相同的角度被焊接施工。所以施工当中人们往往临时制作夹具来辅助装夹，或干脆手工定位，用这样的方式焊接施工很难保证两被焊接件夹角的准确性，辅助夹具往往通用性不强，只能适应特定角度的装夹，当改变了被焊接件的夹角时只好另换夹具。如何提供一种既能够将焊接件以一定角度准确定位且可靠夹紧，又能在焊接夹角发生改变时夹具也能随之改变夹角，以便于焊件进行装配和焊接，从而提高焊接效率，保证焊接精度。为此本文尝试设计了一种可自由调整焊接角度的焊接夹具，并经过多次的论证和修改，最终确立了设计方案。

2　可自由调整焊接角度的焊接夹具结构设计

本文设计的夹具是一种能够将焊件以一定角度准确定位和可靠夹紧，便于焊件进行装配和焊接，保证焊件结构精度的装置。焊接夹具结构示意图如图1所示，其中的卡具结构示意图如图2所示。

焊接夹具组成和工作原理如下：大旋钮13与丝杠5连接为一体；丝杠套6与连杆4、连杆4与左支撑臂2、连杆4与右支撑臂3、底座1与左支撑臂2、底座1与右支撑臂3均为销钉连接，互相之间可以转动；丝杠5与底座1为轴孔连接，但通过卡簧7的约束使得丝杠5与底座1只能转动；丝杠套6的内螺纹与丝杠5的外螺纹形成螺纹连接，通过旋转大旋钮13带动丝杠5旋转，由于丝杠5的外螺纹相对于丝杠套6的内螺纹发生转动使得丝杠套6沿丝杠5的轴线方向移动，从而带动连杆4运动和左支撑臂2、右支撑臂3的旋转，形成一个连杆机构，即通过控制大旋钮13的旋转进而控制左支撑臂2和右支撑臂3的夹角，而且丝杠5与丝杠套6螺纹连接，可实现左支撑臂2和右支撑臂3夹角的自锁，防止因外力作用使左支撑臂2和右支撑臂3的夹角改变。

左支撑臂2和右支撑臂3左右对称，本文只对右支撑臂进行进一步分析。如图1、图2所示，卡具通过螺钉固定在右支撑臂3上，卡具夹片10、卡具支座8、卡具丝杠9、小旋钮12与右支撑臂3组成一个小型夹具，小旋钮12与卡具丝杠9连接为一体，卡具丝杠9与卡具支座8的支板11上的螺纹孔为螺纹连接，卡具丝杠9与卡具支座8的支板上的螺纹孔只能相对转动，卡具夹片10与卡具支座8连接形成移动副，通过旋转小旋钮12来控制卡具夹片10沿卡具丝杠9轴线方向移动，从而使卡具夹片10与右支撑臂3夹紧焊接件。卡具夹片10与卡具支座8的底板14通过导轨槽16的配合形成简易的直线导轨，以增加夹具的稳定性和强度。在对两焊接件以一定夹角焊接时，可将其分别固定在左、右两边的卡具上，然后通过旋转大旋钮13将左支撑臂2和右支撑臂3的夹角调整到所需角度而后进行焊接操作。

3　结语

这种可自由调整焊接角度的焊接夹具，经过多次的论证和修改最终确立了设计方案。随后我们用三维软件建立了该夹具的模型，进行了运动仿真分析，证实了结构设计的合理性。这种夹具操作简便、占地小、携带方便，当单件或小批量焊接时，夹具可为焊接定位提供极大的方便和有力的保障，提高工作效率。我们已经将该设计方案向中国国家知识产权局提交了专利申请，并获得了专利授权。该专利名称为：一种可自由调整焊接角度的焊接夹具，专利号：ZL[1**********]7.X。下一步我们将由理论研究阶段转向实践验证阶段，争取早日试制样机。

1-底座；2-左支撑臂；3-右支撑臂；4-连杆； 10-卡具夹片； 14-底板； 8-卡具支座；9-卡具丝杠；10-卡具夹片；

5-丝杠；6-丝杠套；7-卡簧；8-卡具支座； 15-连接孔 11-支板；12-小旋钮；14-底板；16-导轨槽

9-卡具丝杠；10-卡具夹片；11-支板；

12-小旋钮；13-大旋钮

图1　焊接夹具结构示意图 图2　卡具结构示意图

参考文献：

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[3]　太原工业学院.一种可自由调整焊接角度的焊接夹具：中国，[1**********]7.X[P].2015-01-20.

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[5]　郭伟,商顺强.特殊专用工装夹具[J].机电工程技术，2010(10)：126-128.

[6]　诸葛琰,卓雪艳,周晓蓉,等.一种自锁联动庄家的夹具设计与分析[J].机械工程师，2015(1)：19-22.

[7]　彭志虹,舒勇东,魏民华,等.巧用焊接夹具保证焊接精度[J].机械工人，2007(12)：40-42.

Design of A Weld Fixture with Welding Angle Modulation Function

XU Xin

(Department of Mechanical Engineering, Taiyuan Institute of Technology, Taiyuan 030008, China)

Abstract： To the problem of inconvenient adjustment in the usage of conventional welding jigs, we design a new weld fixture, by which the welding angle can be adjusted at an arbitrary angle. This jig is simple to operate, easy to carry, can make the welded part oriented at any arbitrary position and angle.

Key words： adjusting angle; fixture; weld

文章编号：1672- 6413(2016)03- 0093- 02

收稿日期：2015- 10- 08；

修订日期：2016- 04- 18

作者简介：许鑫(1980-)，男，黑龙江牡丹江人，讲师，硕士，研究方向：现代制造技术、包装测试技术和CAD/CAM。

中图分类号：TG75∶TG43

文献标识码：A