一种大尺寸零件摩擦焊接夹具的制作方法

本发明属于摩擦焊夹持工具技术领域，涉及一种大尺寸零件摩擦焊接夹具。

背景技术：

在摩擦焊接内孔直径超过￠280mm、外径超过310mm的管状零件被称为大尺寸零件，在对大尺寸零件进行摩擦焊接时，在主轴端的旋转夹具采用通常的夹持被焊零件外圆的方式，虽然可以夹持焊接零件，但是由于零件外径尺寸太大，使得旋转夹具必须具备很大的外形尺寸，不仅使得旋转夹具的转动惯量很大，不利主轴刹车制动；而且旋转夹具安装在主轴上时由于外形尺寸大，挠度加大，主轴承受力差、使用寿命短，使得焊接后零件同轴度很差达不到使用要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种大尺寸零件摩擦焊接夹具，解决了现有大尺寸零件的焊接夹持方式中存在的转动惯量较大、焊接后零件同轴度差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种大尺寸零件摩擦焊接夹具，包括中空的主轴，主轴的一端设有油缸，主轴的另一端连接夹具本体，夹具本体内部设有夹紧块，夹具本体的外壁上开设有定位孔，定位孔内设有锁紧块，主轴内部同轴套接有拉杆，拉杆的一端连接油缸的活塞杆，拉杆的另一端连接夹紧块。

本发明的特点还在于，

其中拉杆的一端设有凸起柱a，凸起柱a的外壁上加工有外螺纹，油缸的活塞杆端部加工有螺纹孔a，凸起柱a与螺纹孔a通过螺纹旋合连接，拉杆的另一端开设有螺纹孔b，凸起柱a、螺纹孔b均设置在拉杆的中心轴线上。

其中夹紧块包括圆柱形块体a，块体a的一端端部设有凸起柱b，凸起柱b的外壁设有外螺纹，凸起柱b伸入螺纹孔b内部并与螺纹孔b通过螺纹连接，块体a的另一端设有圆台状块体b，凸起柱b、块体a及块体b均同轴设置。

其中夹具本体中心处依次开设有孔a、过渡孔及孔b，孔a与夹具本体的一端端面贯通，孔b与夹具本体的另一端端面贯通，孔a与过渡孔均为圆孔，孔b为被截去锥顶且与圆台状块体b形状相适应的圆台状孔，孔a的孔径小于过渡孔的孔径，块体a同轴设置在孔a内部，块体b同轴设置在孔b内部，块体b与孔b的形状相适应。

其中孔b圆心角为15°～25°，块体b的圆心角比孔b的圆心角小20′～40′。

其中锁紧块为T形结构，锁紧块的上端面为圆弧状结构，锁紧块的上端面开设有定位槽，各锁紧块上的定位槽依次拼接构成环形槽，环形槽上套接有弹性钢丝挡圈，弹性钢丝挡圈上设有开口，锁紧块的底部加工有斜面，斜面与块体b的外壁紧密接触。

其中定位孔沿夹具本体的周向均匀开设有4个或8个。

本发明的有益效果是，本发明提供的焊接夹具，通过液压力带动夹具在焊接零件内部张开并对零件进行夹紧，替代了原有的在零件外圆上进行夹紧的装夹方式，这样在装夹较大尺寸的零件时，夹具的尺寸不至于太大，避免了夹具转动惯量较大的问题；同时，采用本发明提供的装夹方式可提高焊接后零件的同轴度。

附图说明

图1是本发明一种大尺寸零件摩擦焊接夹具的结构示意图；

图2是图1中锁紧块的主视图；

图3是图2的左视图；

图4是图2沿A-A方向的剖视图。

图中，1.油缸，2.活塞杆，3.螺纹孔a，4.凸起柱a，5.主轴，6.拉杆，7.螺纹孔b；

8.夹紧块，8-1.凸起柱b，8-2.块体a，8-3.块体b；

9.夹具本体，10.孔a，11.过渡孔，12.弹性钢丝圈，13.孔b，14.被焊零件，15.锁紧块，16.定位槽，17.挡块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种大尺寸零件摩擦焊接夹具，结构如图1所示，包括中空的主轴5，主轴5的一端设有油缸1，主轴5的另一端连接夹具本体9，夹具本体9内部设有夹紧块8，夹具本体9的外壁上开设有定位孔，定位孔内设有锁紧块15，主轴5内部同轴套接有拉杆6(拉杆6与主轴5同轴)，拉杆6的一端连接油缸1的活塞杆2，拉杆6的另一端连接夹紧块8。

拉杆6的一端设有(圆柱状)凸起柱a4，凸起柱a4的外壁上加工有外螺纹，油缸1的活塞杆2端部加工有螺纹孔a3(螺纹孔a3位于活塞杆端部的中心处)，凸起柱a4与螺纹孔a3通过螺纹旋合连接，拉杆6的另一端开设有螺纹孔b7，凸起柱a4、螺纹孔b7均设置在拉杆6的中心轴线上。

夹紧块8包括圆柱形块体a8-2，块体a8-2的一端端部设有(圆柱形)凸起柱b8-1，凸起柱b8-1的外壁设有外螺纹，凸起柱b8-1伸入螺纹孔b7内部并与螺纹孔b7通过螺纹连接，块体a8-2的另一端设有圆台状块体b8-3，凸起柱b8-1、块体a8-2及块体b8-3均同轴设置(凸起柱b8-1、块体a8-2及块体b8-3为组成夹紧块8的三部分结构，即在锁紧块8上沿锁紧块8的中心轴线上依次加工有凸起柱b8-1、块体a8-2及块体b8-3，由于块体b8-3为圆台状，因此块体b8-3一端端面的直径小于块体b8-3另一端端面的直径，块体b8-3较小直径的端面与块体a8-2相接，块体b8-3与块体a8-2相接的端面半径大于块体a8-2的半径，凸起柱b8-1的半径小于块体a8-2的半径)。

夹具本体9中心处依次开设有孔a10、过渡孔11及孔b13，孔a10与夹具本体9的一端端面贯通，孔b13与夹具本体9的另一端端面贯通，孔a10与过渡孔11均为圆孔，孔b13为被截去锥顶且与圆台状块体b8-3形状相适应的圆台状孔，孔b13一端端面的孔径小于孔b13另一端端面的孔径，孔b13较小孔径的端面与过渡孔11相接，孔b13与过渡孔11相接的端面孔径小于过渡孔11的孔径且大于孔a10的孔径，即孔a10的孔径小于过渡孔11的孔径，块体a8-2同轴设置在孔a10内部(即块体a8-2与孔a10同轴)，块体b8-3同轴设置在孔b13内部，夹具本体9的相对两侧还分别设有挡块17，挡块17位于夹具本体9的一端端部且与主轴5的一端连接。

其中孔b13的圆心角为15°～25°，最佳角度为20°，(由于孔b13为圆台状孔，故孔b13的圆心角表示孔b13的母线与孔b13的中心线所成夹角的2倍，即若把孔b13补全成一个圆锥状孔，孔b13的圆心角或圆锥顶角即为15°～25°)，块体b8-3的圆心角比孔b13的圆心角小20′～40′(由于块体b8-3为圆台状，故块体b8-3的圆心角表示块体b8-3的母线与块体b8-3的中心线所成夹角的2倍，即若把块体b8-3补全成一个圆锥状结构，块体b8-3的圆心角或圆锥顶角即比孔b13的圆心角小20′～40′)。

其中定位孔沿夹具本体9的周向均匀开设有4个或8个，且各定位孔的中心位于夹具本体9外壁的同一圆周上。

如图2～4所示，锁紧块15为T形结构，锁紧块15的上端面为圆弧状结构，需要夹紧时，锁紧块15的上端圆弧面与被焊零件14的内壁接触并将被焊零件14的内壁顶紧，锁紧块15的上端面开设有定位槽16(定位槽16与锁紧块15上端弧形面的弧线平行且等长)，各锁紧块15上的定位槽16依次首尾拼接构成环形槽，即分布在夹具本体9上的锁紧块15沿着同一圆周分布，上一个锁紧块15上的定位槽16末端接着下一个锁紧块15上的定位槽16的首端；定位槽16设有至少两个以上，各定位槽16之间相互平行且间隔相等，各锁紧块15上的每个定位槽16为一个环形槽的一部分，即锁紧块15上设有几个定位槽16最终就会形成几个环形槽，由于只有锁紧块15的竖向块体伸入定位孔内部，因此，定位孔与锁紧块15的竖向块体结构相适应，锁紧块15的横向块体上的圆弧面位于定位孔上方，夹紧焊接件时，锁紧块15的横向块体紧贴在被焊零件14的内壁上。

环形槽上套接有弹性钢丝挡圈12，弹性钢丝挡圈12上设有开口(这样便于弹性钢丝挡圈的安装和拆卸)，锁紧块15的底部加工有斜面，由于块体b8-3为圆台状结构，因此块体b8-3的外壁为弧形面，锁紧块15底部的斜面与块体b8-3为线接触，即块体b8-3上的其中一条母线与锁紧块15底部的斜面接触，锁紧块15底部的斜面与该母线平行使锁紧块15与块体b8-3的外壁能够紧密贴合。

本发明一种大尺寸零件摩擦焊接夹具的工作原理为，当需要对零件进行焊接时，将夹具本体9同轴套接在被焊零件14内部(本发明提供的夹具针对的是中空套管类零件)，两个挡块17卡在被焊零件14的端部，当压力油进入油缸1的有杆腔，油缸1的活塞杆2向左移动从而拉动拉杆6和夹紧块8向左移动，块体b8-3通过与锁紧块15形成的内外配合圆锥面使得锁紧块15做径向移动向外张开，与被焊零件14的内孔接触，随着压力的继续增加被焊零件14被锁紧块15的上表面顶紧，完成了焊接前的对被焊零件14的装夹；反之，当焊接完之后需要把夹具从被焊零件14中退出来时，当压力油进入油缸1的无杆腔，油缸1的活塞杆2向右移动从而推动拉杆6和夹紧块8向右移动，锁紧块15在自重和具有开口的弹性钢丝圈12的弹性力作用下向内收缩，使得锁紧块15与被焊零件14的内孔脱离接触，使得被焊零件14处于松开状态，便于拆卸被焊零件；夹具本体9内部开设锥形的孔b13，是为了保证在夹紧被焊零件14的过程中，油缸1受压力油突然增大时，夹紧块8的向右位移量不会太大，锁紧块15径向位移就不大，从而不会将被焊零件14夹紧。