一种板材搅拌摩擦焊拼接快换夹具的制作方法

本实用新型属于搅拌摩擦焊技术领域，更具体地说，涉及一种板材搅拌摩擦焊拼接快换夹具。

背景技术：

搅拌摩擦焊是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源的一种焊接方式。搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体或其他形状(如带螺纹圆柱体)的搅拌针伸入工件的接缝处，通过焊头的高速旋转，使其与焊接工件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化。同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接的。在焊接过程中工件要刚性固定在背垫上，焊头边高速旋转，边沿工件的接缝与工件相对移动。焊头的突出段伸进材料内部进行摩擦和搅拌，焊头的肩部与工件表面摩擦生热，并用于防止塑性状态材料的溢出，同时可以起到清除表面氧化膜的作用。

在焊接过程中，搅拌针在旋转的同时伸入工件的接缝中，旋转搅拌头(主要是轴肩)与工件之间的摩擦热，使焊头前面的材料发生强烈塑性变形，然后随着焊头的移动，高度塑性变形的材料逐渐沉积在搅拌头的背后，从而形成搅拌摩擦焊焊缝。

搅拌摩擦焊在焊接过程中，伴有较大的顶锻力，以及搅拌头在工件中旋转所带来切向力所以，在焊接过程中需要将待焊工件夹紧夹牢，以免焊接过程中工件晃动，影响焊接质量。传统的板材拼接焊接夹具是压板压于待焊板上，将压板后部垫至稍高于待焊板，然后用扳手锁紧螺母以达到夹紧待焊板的目的。此种组合夹具装夹过程较复杂，每次焊接都需要调整夹具重新夹装，降低生产效率，不适合大批量生产所用。而且工装夹具选用不合理会出现焊缝变形、焊不透、内部隧道等缺陷，不管是生产应用还是技术研发都会造成经济损失、效率下降。

目前，搅拌摩擦焊所使用的工装夹具较为普遍，如中国专利申请号为：201521101309.6，公开日为：2016年5月4日的专利文献，公开了一种搅拌摩擦焊接工装夹具，用于夹装搅拌摩擦的被焊件，搅拌摩擦焊接工装夹具包括工装台，工装台的上表面具有位于中央的焊接区域以及位于焊接区域横向两侧的定位区域，两定位区域上均设有用于固定被焊件的定位组件，焊接区域沿其纵向设有至少一条向下凹陷的介质通道，介质通道的两端均与外部相连通，在介质通道上覆设有用于支撑焊接件的盖板，盖板上开设有多个与介质通道相连通的导流孔。该搅拌摩擦焊接工装夹具，焊接过程中，通过向介质通道内通入循环冷却液并不断充入惰性气体，利用冷却液对被焊接材料实时冷却，利用惰性气体将被焊件与周围空气隔离，以改善焊接材料的组织性能，从而提升了焊接接头的质量。该安装主要有利于焊接时冷却降温，其结构相对复杂，夹装效率相对较低。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有搅拌摩擦焊所使用的夹具夹装过程较复杂，每次焊接都需要调整夹具重新夹装，生产效率低的问题，本实用新型提供一种板材搅拌摩擦焊拼接快换夹具，采用夹紧偏轮与夹紧板的配合使用，对待焊板材进行快速夹装，简洁了装夹过程，方便工件的拆卸，可一次调整多次使用，缩短了加工时长，提高了生产效率。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种板材搅拌摩擦焊拼接快换夹具，包括工作台、设置在工作台上横截面为矩形的基台、4块夹紧板和夹紧机构；所述的4块夹紧板可通过夹紧机构分别夹紧在基台的4个侧面上。

作为本实用新型的进一步改进，所述的夹紧机构包括夹紧偏轮和夹紧杆；所述的夹紧杆贯穿基台相对的两侧，其一端穿过基台一侧的夹紧板后通过螺母紧固，另一端穿过基台另一侧的夹紧板后与夹紧偏轮连接；转动夹紧偏轮可挤压或松开基台相对两侧的夹紧板。

作为本实用新型的进一步改进，所述的夹紧偏轮的侧面由圆弧面和平面组成，平面的长度小于圆弧面的直径，夹紧偏轮的圆弧面上设置有转动扳手。

作为本实用新型的进一步改进，所述基台相对两侧上的夹紧板的上端面上设有豁口，该豁口对应于待焊板料焊缝位置。

作为本实用新型的进一步改进，还包括压紧机构；所述的压紧机构用于在焊接时将待焊板料压紧在基台上。

作为本实用新型的进一步改进，所述的压紧机构包括压板、压紧螺栓和压紧偏轮；所述的压板开设有长槽孔；所述压紧螺栓的下端与工作台连接，其上端穿过压板的长槽孔后通过压紧螺母固定；所述的压紧偏轮与压板的一端铰接连接，压紧偏轮下方的工作台上设有垫块，通过转动压紧偏轮可挤压垫块上表面使压板压紧待焊板料。

作为本实用新型的进一步改进，所述的压紧机构具有4个，分别位于基台的四个拐角处。

作为本实用新型的进一步改进，所述的压紧螺母和压板之间的压紧螺栓上设有开口垫片。

作为本实用新型的进一步改进，所述的压板远离压紧偏轮的一端设有凸起，压紧机构压紧待焊板料时，凸起与待焊板料表面接触。

作为本实用新型的进一步改进，所述的凸起上包裹有橡胶垫。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型板材搅拌摩擦焊拼接快换夹具，在基台的四个侧面上分别设置4块夹紧板，并通过夹紧机构可将夹紧板夹紧，在焊接时，将板料置于基台上，4块夹紧板从待焊板料四周将其限定，再通过夹紧机构驱动夹紧板将待焊板料牢牢的夹紧，即可采用搅拌摩擦焊机进行焊接，一次性夹装定位，装夹简单快速，夹装效率高，且一次调整可多次使用，操作方便，生产效率高；

(2)本实用新型板材搅拌摩擦焊拼接快换夹具，通过夹紧机构驱动夹紧板对板料进行夹紧动作，夹紧机构包括夹紧偏轮和夹紧杆，转动夹紧偏轮通过贯穿基台的夹紧杆驱动基台相对两侧的夹紧板相靠近从而夹紧板料，该结构简单，夹紧方便已操作；

(3)本实用新型板材搅拌摩擦焊拼接快换夹具，夹紧机构中夹紧偏轮的侧面由圆弧面和平面组成，转动夹紧偏轮使得平面对着夹紧板时，夹紧板松开板料，圆弧面接触夹紧板时，夹紧板料，夹紧偏轮结构设计简单巧妙，实现了板料的夹紧或松开动作；

(4)本实用新型板材搅拌摩擦焊拼接快换夹具，基台相对两侧上的夹紧板的上端面上的豁口对应于待焊板料焊缝位置，可避免焊接过程中搅拌头触碰夹紧板，而造成搅拌损伤，或发生安全事故，提高焊接操作安全性；

(5)本实用新型板材搅拌摩擦焊拼接快换夹具，设置压紧机构，其配合夹紧板的夹紧作用，可牢牢将待焊板料固定在基台上，从而焊接过程中板料不会产生晃动，焊接准确性高，焊接质量好。

附图说明

图1为本实用新型板材搅拌摩擦焊拼接快换夹具夹紧状态时的主视结构示意图；

图2为本实用新型板材搅拌摩擦焊拼接快换夹具夹紧状态时的俯视结构示意图；

图3为本实用新型板材搅拌摩擦焊拼接快换夹具松开状态时的俯视结构示意图。

图中：1、工作台；2、基台；3、夹紧板；301、豁口；4、夹紧偏轮；401、平面；402、转动扳手；5、夹紧杆；6、压紧机构；601、压板；602、压紧螺栓；603、压紧偏轮；604、垫块；605、长槽孔；606、凸起。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1、图2所示，本实施例的一种板材搅拌摩擦焊拼接快换夹具，包括工作台1、基台2、4块夹紧板3和夹紧机构；其中，工作台1设有T型槽，横截面为矩形的基台2通过螺栓安装在工作台1上，当然，可将基台2做成电磁装置，吸附在工作台1；所述的4块夹紧板3通过夹紧机构分别固定在基台2的4个侧面上，当待焊板料放置在基台2上时，可通过夹紧机构驱动夹紧板3将板料夹紧。

在本实施例中，夹紧机构具有2个，每个均包括夹紧偏轮4和夹紧杆5；基台2设有分别贯穿其前后侧面和左右侧面的2个通孔，2个通孔呈十字交错分布。其中一个夹紧机构的夹紧杆5穿设在左右方向的通孔中，从而贯穿基台2左右相对的两侧面，夹紧杆5的左端穿过基台2左侧的夹紧板3后通过螺母紧固，右端穿过基台2右侧的夹紧板3后与夹紧偏轮4铰接连接，转动夹紧偏轮4可挤压或松开基台2相对两侧的夹紧板3。同样，另外一个夹紧机构与前后2块夹紧板3的连接结构与此相同，此处不再赘述。本实施了中，夹紧偏轮4的侧面由圆弧面和平面401组成，平面401的长度小于圆弧面的直径，转动夹紧偏轮4使得平面401对着夹紧板3时，夹紧板3松开板料，圆弧面接触并挤压夹紧板3时，夹紧板料，夹紧偏轮4结构设计简单巧妙，实现了板料的夹紧或松开动作，夹紧偏轮4的圆弧面上与平面401相对的位置设置有转动扳手402，方便转动夹紧偏轮4。夹紧时，转动夹紧偏轮4通过贯穿基台2的夹紧杆5驱动基台2相对两侧的夹紧板3相靠近从而夹紧板料，该结构简单，夹紧方便已操作。另外，基台2相对两侧上的夹紧板3的上端面上设有豁口301，该豁口301对应于待焊板料焊缝位置，可避免焊接过程中搅拌头触碰夹紧板3，而造成搅拌损伤，或发生安全事故，提高焊接操作安全性。

在焊接时，将板料置于基台2上，4块夹紧板3从待焊板料四周将其限定，再通过夹紧机构驱动夹紧板3将待焊板料牢牢的夹紧，即可采用搅拌摩擦焊机进行焊接，一次性夹装定位，装夹简单快速，夹装效率高，且一次调整可多次使用，操作方便，生产效率高。

实施例2

本实施例的一种板材搅拌摩擦焊拼接快换夹具，与实施例1结构基本相同，不同之处在于：在基台2的四个拐角处分别设置一个压紧机构6，它用于在焊接时将待焊板料压紧在基台2上。具体到本实施例中，压紧机构6包括压板601、压紧螺栓602和压紧偏轮603；其中，压板601开设有长槽孔605，压紧螺栓602的下端固定在工作台1的T型槽中，其上端穿过压板601的长槽孔605后通过压紧螺母固定，且压紧螺母和压板601之间的压紧螺栓602上设有开口垫片，使用时，松开压紧螺母，取出开口垫片即可将压板601取下，方便工件的拆卸。压紧偏轮603的结构与夹紧偏轮4的结构相同，它与压板601的一端铰接连接并可在竖直平面内转动，压紧偏轮603下方的工作台1上设有垫块604，通过转动压紧偏轮603可挤压垫块604上表面使压板601压紧待焊板料。压板601远离压紧偏轮603的一端设有凸起606，压紧机构6压紧待焊板料时，凸起606与待焊板料表面接触，凸起606的设计，其与板料表面接触面小，压紧力大，压紧可靠；且凸起606上包裹有橡胶垫，可避免装夹拆卸过程中将工件划伤，降低了生产损耗。

在焊接时，当通过夹紧机构驱动夹紧板3将待焊板料夹紧后，再转动压紧偏轮603，其侧面与垫块604的上表面接触并挤压，压板601向前移动的同时，其远离压紧偏轮603的一端下压并与板料接触压紧，将待焊板料牢牢的压紧在基台2上，从而焊接过程中板料不会产生晃动，焊接准确性高，焊接质量好。

需要说明的是，压紧机构6不一定限于本实施例的具体结构，其可采用现有技术中其它结构，如采用油缸，只要其能够实现待焊板料的预压紧即可。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。