一种激光焊接工装夹具论文和设计-朱敏豪

全文摘要

本实用新型提供一种激光焊接工装夹具，包括底板、第一压条、第二压条和限位框，所述底板顶面沿左右方向开有凹槽，第一压条和第二压条分别可拆卸安装在所述凹槽两侧的底板顶面上，所述第一压条沿长度方向开有多个连接孔；所述限位框包括竖向平行设置的第一档杆和第二档杆，第一档杆的上部和第二档杆的上部通过横杆连接，第一档杆的下端低于所述第二档杆的下端，所述横杆上开设第一通孔，所述第一档杆上开设第二通孔，限位框跨放在所述第一压条上，第一螺丝通过所述第一通孔与所述第一压条的连接孔连接，第二螺丝通过所述第二通孔顶靠在所述第一压条上。本实用新型保证了激光角接焊施焊前工件之间的尺寸精度要求，并且能够减少焊接变形。

主设计要求

1.一种激光焊接工装夹具，其特征在于：包括底板(1)、第一压条(2)、第二压条(3)和至少一个限位框(4)，所述底板顶面沿左右方向开有凹槽(11)，所述第一压条(2)和第二压条(3)分别可拆卸安装在所述凹槽两侧的底板顶面上，所述第一压条(2)沿长度方向开有多个连接孔(21)；所述限位框(4)包括竖向平行设置的第一档杆(41)和第二档杆(42)，所述第一档杆(41)的上部和所述第二档杆(42)的上部通过横杆(43)连接，所述第一档杆(41)的下端低于所述第二档杆(42)的下端，所述横杆(43)上开设第一通孔(431)，所述第一档杆(41)上开设第二通孔(411)，所述限位框(4)跨放在所述第一压条(2)上，第一螺丝通过所述第一通孔(431)与所述第一压条(2)的连接孔(21)连接，第二螺丝通过所述第二通孔(411)顶靠在所述第一压条(2)上。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种激光焊接工装夹具，其特征在于：所述第一压条(2)靠近所述凹槽(11)的一侧下部沿第一压条长度方向加工倒角。

3.根据权利要求2所述的一种激光焊接工装夹具，其特征在于：所述倒角尺寸为45°*10mm。

4.根据权利要求1所述的一种激光焊接工装夹具，其特征在于：所述第二压条(3)靠近所述凹槽(11)的一侧上部沿第二压条长度方向加工倒角。

5.根据权利要求4所述的一种激光焊接工装夹具，其特征在于：所述倒角尺寸为45°*4mm。

6.根据权利要求1所述的一种激光焊接工装夹具，其特征在于：所述第一压条(2)上的连接孔(21)沿第一压条长度方向等距开设。

7.根据权利要求1所述的一种激光焊接工装夹具，其特征在于：所述限位框(4)的横杆(43)上的第一通孔(431)是沿横杆长度方向的长孔。

8.根据权利要求1所述的一种激光焊接工装夹具，其特征在于：所述限位框(4)的第二档杆(42)靠近所述第二压条(3)的一侧下部加工倒角。

9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的一种激光焊接工装夹具，其特征在于：还包括垫块，所述垫块位于所述限位框(4)的第一档杆(41)下端和所述底板(1)之间。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及焊接工装夹具领域，尤其涉及一种激光焊接工装夹具。

背景技术

目前，国内船舶制造领域中主要以传统弧焊为主，即：埋弧自动焊、手工电弧焊、二氧化碳气体保护焊等，传统弧焊存在热输入量大、焊接结构易变形、工件平整度控制困难的不足之处。激光焊接是一种更为先进的技术，因其具有能量密度大，焊接速度快，变形小、可大幅提升焊接效率等优点，所以受到船舶，航空航天，汽车等行业广泛的关注和重视。

虽然激光焊接有较多优点，但是激光焊接对被焊工件的加工及装配精度要求极高，当焊缝装配间隙大于光斑直径时，激光穿过板缝，无法保证焊缝成形良好，为确保激光焊接的装配间隙要求≤0.25mm，且防止薄板变形导致激光焊接过程稳定性变差，普通焊接工装已无法满足该精度要求，因此需根据激光焊接要求和T型接头的接头形式特点，重新设计工装夹具。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种能够确保激光焊接的装配尺寸，提高激光焊接过程稳定性的激光焊接工装夹具，以克服现有技术上的缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种激光焊接工装夹具，包括底板、第一压条、第二压条和至少一个限位框，所述底板顶面沿左右方向开有凹槽，所述第一压条和第二压条分别可拆卸安装在所述凹槽两侧的底板顶面上，所述第一压条沿长度方向开有多个连接孔；所述限位框包括竖向平行设置的第一档杆和第二档杆，所述第一档杆的上部和所述第二档杆的上部通过横杆连接，所述第一档杆的下端低于所述第二档杆的下端，所述横杆上开设第一通孔，所述第一档杆上开设第二通孔，所述限位框跨放在所述第一压条上，第一螺丝通过所述第一通孔与所述第一压条的连接孔连接，第二螺丝通过所述第二通孔顶靠在所述第一压条上。

优选地，所述第一压条靠近所述凹槽的一侧下部沿第一压条长度方向加工倒角。

进一步地，所述倒角尺寸为45°*10mm。

优选地，所述第二压条靠近所述凹槽的一侧上部沿第二压条长度方向加工倒角。

进一步地，所述倒角尺寸为45°*4mm。

优选地，所述第一压条上的连接孔沿第一压条长度方向等距开设。

优选地，所述限位框的横杆上的第一通孔是沿横杆长度方向的长孔。

优选地，所述限位框的第二档杆靠近所述第二压条的一侧下部加工倒角。

优选地，还包括垫块，所述垫块位于所述限位框的第一档杆下端和所述底板之间。

如上所述，本实用新型一种激光焊接工装夹具，具有以下有益效果：

本实用新型结构简单，使用方便，解决了激光角接焊工装夹具复杂繁琐，装配精度要求高的问题，保证了激光角接焊施焊前工件腹板与翼板间隙≤0.25mm，且满足腹板的垂直度要求，起到了减少焊接变形的作用。

本实用新型通过两个压条防止焊接变形，能够满足所有T型接头焊接的使用。

附图说明

图1为本实用新型立体图。

图2为本实用新型中限位框的立体结构示意图。

图3为本实用新型使用状态拆分图。

图4为本实用新型的使用状态立体示意图。

图5为本实用新型使用步骤第一示意图。

图6为本实用新型使用步骤第二示意图。

图7为本实用新型使用步骤第三示意图。

图中：

1 底板 2 第一压条

3 第二压条 4 限位框

11 凹槽 21 连接孔

41 第一档杆 42 第二档杆

43 横杆 431 第一通孔

411 第二通孔 5 垫块

61 第一螺丝 62 第二螺丝

100 翼板 200 腹板

300 工作台 400 焊枪

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

激光焊接具有能量密度大，焊接速度快，变形小、可大幅提升焊接效率等优点，但是激光焊接对被焊工件的加工及装配精度要求极高，当焊缝装配间隙大于光斑直径时，激光穿过板缝，无法保证焊缝成形良好，为确保激光焊的装配间隙要求≤0.25mm，且防止薄板变形导致激光焊接过程稳定性变差，本实用新型公开一种激光焊接工装夹具，如图1-图3所示，包括底板1、第一压条2、第二压条3和至少一个限位框4，所述底板顶面沿左右方向开有凹槽11，所述第一压条2和第二压条3分别可拆卸安装在所述凹槽两侧的底板顶面上，参考图1和图3，即第一压条2和第二压条3分别的图示中凹槽11的左右两侧，使用时，工件放置在底板1上，所述第一压条2和所述第二压条均3压在工件上，第一压条2的两端和第二压条3两端分别通过螺丝与底板1连接，从而将工件有效固定在底板1上，保证焊接时工件不会移位或变形。使用时，将工件角接接头部位对准所述凹槽11，防止工件焊穿导致工件与底板的粘连；具体地，所述凹槽11的横截面为矩形，凹槽11的深度为8-12mm，优选采用10mm。所述第一压条2沿长度方向开有多个连接孔21。参考图2，所述限位框4包括竖向平行设置的第一档杆41和第二档杆42，所述第一档杆41的上部和所述第二档杆42的上部通过横杆43连接；在使用时，焊枪位于第二档杆42一侧对工件进行焊接，为了避免与焊枪干涉，所述第一档杆41的下端低于所述第二档杆42的下端(参考图6)。所述横杆43上开设第一通孔431，所述第一档杆41上开设第二通孔411，结合图2和图3，所述限位框4跨放在所述第一压条2上，第一螺丝61通过所述第一通孔431与所述第一压条2的连接孔21连接，第二螺丝62通过所述第二通孔411顶靠在所述第一压条2上。要说明的是，因为第一螺丝61与连接孔21是螺纹配合，所以所述第一通孔431可以是螺纹通孔也可以是光孔，不影响第一螺丝61与连接孔21的连接；而所述第二螺丝62是顶靠在第二压条2上，所以所述第二通孔411是螺纹通孔。

在优选实施例中，如图6所示，所述第一压条2的横截面是矩形，其靠近所述凹槽11的一侧下部沿第一压条长度方向加工倒角(即削斜处理)，防止角焊缝焊穿或焊透时，导致工件与第一压条2粘连。进一步地，所述倒角尺寸可以是45°*10mm、40°*10mm、45°*8mm、45°*12mm等。

在优选实施例中，如图6所示，因为焊枪400是在限位框4的第二档杆42一侧，为了使焊枪400与底板1的夹角更小，将角焊缝熔池热量更多的集中于竖向的工件(图示中为腹板200)上，减少底板1上工件(图示中为翼板100)的焊接角变形，所述第二压条3的横截面是矩形，其靠近所述凹槽11的一侧上部沿第二压条长度方向加工倒角(即削斜处理)。所述倒角尺寸为45°*4mm、45°*3mm、40°*4mm、45°*5mm等。

在优选实施例中，参考图1，所述第一压条2上的连接孔21沿第一压条长度方向等距开设，具体可以是相邻连接孔21之间相距80～100mm，例如85mm、90mm、95mm等。

如图2所示，所述限位框4的横杆43上的第一通孔431是沿横杆长度方向的长孔，能够便于限位框4与第一压条2在不同相对位置的适用。此外，如图2和图7所示，所述限位框4的第二档杆42靠近所述第二压条3的一侧下部加工倒角(即削斜处理)，防止焊400在施焊过程中与限位框4碰撞导致焊枪损坏。

为了适应不同尺寸的工件，结合图2和图3，本实用新型还包括垫块5，所述垫块5位于所述限位框4的第一档杆41下端和所述底板1之间。

本实用新型中底板1、第一压条2、第二压条3和限位框4的材质是AH36钢。

如图4-图7，以焊接相互垂直的翼板100和腹板200为例说明本实用新型的操作方法：

1、参考图4，操作人员先将底板1放置在工作台300上，所述底板1上开有多个通孔，通过通孔可以使用螺丝等连接件将底板1与工作台300固定连接，以保证焊接时本实用新型的位置稳定。参考图5，然后将翼板100放置在底板1上，施焊位置对准底板1的凹槽11处。接着将第一压条2压在翼板100上，第一压条2两端用螺丝与底板1连接从而压紧翼板100；所述第一压条2的倒角朝向所述凹槽11。

2、参考图5，如箭头方向所示，将腹板200垂直放置在翼板100上，并且紧靠在第一压条2的右侧。

3、结合图2和图6，将限位框4从上方扣在腹板200上，所述横杆43压靠在腹板200的上端，所述第二档杆42紧靠在腹板200的右侧，确保所述腹板200垂直于翼板100。

4、结合图2、图4和图6，第一螺丝61如图6箭头方向所示穿过横杆43的第一通孔431拧紧在第一压条2上的连接孔21中；第二螺丝62如图6箭头方向所示穿过第一档杆41的第二通孔411顶靠在第一压条2的左端面上。此时，横杆43在上下方向限制腹板200的位置，并且通过第一螺丝61将腹板200和翼板100压紧，使腹板200与翼板100角焊缝的间隙满足激光焊接的施焊要求。所示第一档杆41和所示第二档杆42从左右方向限制腹板200的位置，即通过第二螺丝62将腹板200压紧在第一压条2上，矫直腹板200，避免在焊接过程中，因腹板加工变形而导致的激光离焦量偏差，从而造成焊脚高度不均匀；同时通过腹板200与第一压条2紧密贴合，保证腹板200与翼板100的垂直度。至此，腹板200与翼板100的焊接位置关系得到固定。

5、参考图7，将第二压条3放置在翼板100上，第二压条3的两端通过螺丝与底板1连接进而压紧翼板100。所述第一压条2和第二压条3在底板凹槽21的图示方向左右两侧，均用于固定翼板100，防止焊接时翼板100变形。

6、参考图7，使用焊枪400从图示右侧对翼板100和腹板200进行角焊接，焊枪400与水平方向的夹角为30度。

7、翼板100和腹板200焊接完成后，将限位框4、第一压条2和第二压条3拆除。

综上所述，本实用新型一种激光焊接工装夹具，能够解决工件之间激光焊接时垂直度难以保证、存在焊接变形的问题，所以，本实用新型有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施方式仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。本实用新型还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

设计图

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