转向支撑的焊接夹具的制作方法

本发明涉及焊接辅助设备领域。

背景技术：

汽车的转向支撑又称仪表盘固定框架，它位于驾驶舱的前部，由中心架横管及其辅助支架组成。如附图1所示的一种转向支撑包括两端直径不相同的横管、固定在横管上的侧连接支架、方向机支架和固定安装横管的法兰盘等。每一个支架、法兰盘等都需要通过焊接固定在横管上，并且对焊接后的精度有着严格的要求。

附图1中所示的横管由两根直径不同的大圆管（1）和小圆管（2）焊接而成，为了保证两根圆管的同轴度，大圆管（1）朝向小圆管（2）的一端设置为锥形并且设置有护套（3），将小圆管（2）插入护套（3）中可以保证一定的同轴度，但是在实际焊接加工的过程中，由于护套（3）的加工误差，大圆管（1）与小圆管（2）同轴度并不高，进而造成焊接在横管上的各种支架、法兰盘的位置也并不精确，严重影响转向支撑的焊接质量。

技术实现要素：

本发明意在提供一种转向支撑的焊接夹具，以保证转向支撑横管的大圆管和小圆管的同轴度。

本方案中的转向支撑的焊接夹具，包括机架、若干个横管夹紧机构、同轴度辅助调节机构和方向机支架定位机构，横管夹紧机构和方向机支架定位机构均安装在机架上，所述同轴度辅助调节机构包括定位筒、探针、针架、固定杆、定针块和透明的刻度板，所述定位筒呈中空的圆筒状，刻度板安装在定位筒内，刻度板上设有若干同心的同心圆刻度线，同心圆刻度线的圆心与定位筒的轴线重合，固定杆的两端分别连接在针架和定位筒上，探针的中部铰接在针架上，探针与针架的铰接点与同心圆刻度线的圆心、定位筒的轴线三者同轴，探针指向刻度板，定针块呈圆柱状，定针块上开有与探针间隙配合的容针孔，容针孔与定针块同轴。

本方案的技术原理及有益效果为：在进行焊接前，需要将横管水平放置以方便焊机焊接。为了保证水平放置后横管的大圆管与小圆管同轴，首先需要将大圆管和小圆管的内表面进行车削加工，使大圆管的内表面与定位筒间隙配合，小圆管的内表面与定针块间隙配合，然后将定针块放入小圆管的一端中，定位筒、固定杆、针架和探针放入大圆管中，并使探针的一端位于大圆管的护套中。然后将带有定针块的小圆管插入到护套中，并使探针插入到定针块上的容针孔中，在杠杆作用下，探针朝向刻度板的一端将随探针孔的位置的不同而发生摆动。从大圆管的另一端观测探针是否指向同心刻度线的位置，即可判断大圆管与小圆管是否同心：若探针指向的使同心刻度线的圆心，则可知大圆管、定位筒、探针、定针块和小圆管同轴，则大圆管与小圆管同轴；反之，若探针指向同心刻度线的偏心位置，则可判断此时大圆管与小圆管不同轴，则可通过调整小圆管或者加工大圆管或者小圆管的方式使大圆管和小圆管保持同轴。在保证大圆管和小圆管同轴后，使用横管夹紧机构将大圆管和小圆管同时夹紧，此时再进行焊接可保证焊接后的大圆管和小圆管具有较高同轴度，然后将方向机支架放置在横管上，并使用方向机支架定位机构进行定位后，再将方向机支架焊接在横管上，可保证方向机支架的焊接精度。

进一步，所述横管夹紧机构包括第一铰链气缸、爪座和夹爪，夹爪包括定爪和动爪，爪座和定爪安装在所述机架上，第一铰链气缸安装在爪座上，定爪上设有夹紧槽，动爪的中部设有转轴，转轴转动连接在爪座上，动爪的一端为夹取端，夹取端朝向夹紧槽，动爪的另一端与第一铰链气缸连接。定爪上的夹紧槽用于放置横管，第一铰链气缸伸出时，在杠杆原理作用下，将推动动爪上的夹取端向夹紧槽靠拢，进而在定爪和动爪的作用下将横管夹紧。

进一步，所述方向机支架定位机构包括三向定位机构，三向定位机构包括第二铰链气缸、第三铰链气缸和第四铰链气缸，第二铰链气缸、第三铰链气缸和第四铰链气缸均连接在所述机架上，第二铰链气缸的伸出端上设置有吸盘，吸盘朝向下方，第三铰链气缸的伸出端上安装有摇臂座，摇臂座上倾斜地安装有摇臂，摇臂远离摇臂座的一端上设置有压块；第四铰链气缸位于第二铰链气缸和第三铰链气缸之间，第四铰链气缸的伸出端上安装有压头。由于方向机支架的形状并不规则，若只对方向机支架的一个或者两个方向进行定位并不能牢固地定位方向机支架，采用三向定位机构，首先第二铰链气缸伸出，使吸盘与横管相抵，吸盘从方向机支架等上方将方向机支架吸住，并从上至下地将方向机抵在横管上，对方向机支架进行预定位，从上方对方向机支架进行第一次定位，然后利用第四铰链气缸上的压头将方向机支架抵在压头和横管之间，对方向机支架的侧面进行第二次定位，最后第三铰链气缸收缩，带动摇臂从方向机支架的侧下方抵住方向机支架，进行第三次定位，最终通过三个方向的定位，将方向机支架牢固地定位在横管上。

进一步，所述探针与针架之间的铰接方式为球铰连接。球铰连接使得探针可360°转动，利于更灵敏地反映出探针的摆动情况。

进一步，还包括摄像装置，摄像装置包括摄像头和显示器，摄像头安装在定位筒内并朝向刻度板，摄像头与显示器连接。当大圆管较长时，不便于从大圆管的端部观察刻度板，因此利用摄像头摄取刻度板上的情况并实时显示到显示器上，便于观察探针在刻度板上所指向的位置。

进一步，所述探针的横截面为多边形，且内部中空。中空的、横截面为多边形的探针相对于常见的实心的横截面为圆形的探针的刚度更高，重量更轻，当探针水平放置时，在重力作用下发生弯曲变形的量更微小，更利于探针保持平直的状态，更利于准确地反映大圆管与小圆管之间的同轴度。

附图说明

图1为转向支撑；

图2为本发明实施例转向支撑的焊接夹具的结构示意图；

图3为横管夹紧机构结构示意图；

图4为方向机支架定位机构结构示意图；

图5为同轴度辅助调节机构结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：大圆管1、小圆管2、护套3、横管夹紧机构4、第一铰链气缸401、爪座402、定爪403、动爪404、夹紧槽405、转轴406、方向机支架定位机构5、第二铰链气缸501、第三铰链气缸502、第四铰链气缸503、吸盘504、摇臂座505、摇臂506、压块507、压头508、同轴度辅助调节机构6、定位筒601、探针602、针架603、固定杆604、刻度板605、铰球606、定针块607、容针孔608、摄像头7、机架8。

实施例转向支撑的焊接夹具基本如附图2所示：包括机架8和两个横管夹紧机构4、同轴度辅助调节机构6和方向机支架定位机构5，横管夹紧机构4和方向机支架定位机构5均安装在机架8上，同轴度辅助调节机构6如附图5所示，包括定位筒601、探针602、针架603、固定杆604、定针块607和透明的刻度板605，探针602内部中空，且横截面为正六边形，定位筒601呈中空的圆筒状，刻度板605安装在定位筒601内，刻度板605上设有若干同心的同心圆刻度线，同心圆刻度线的圆心与定位筒601的轴线重合，固定杆604的两端分别连接在针架603和定位筒601上，探针602的中部设置有铰球606，铰球606转动连接在针架603上，探针602与针架603的铰接点与同心圆刻度线的圆心、定位筒601的轴线三者同轴，探针602指向刻度板605，定针块607呈圆柱状，定针块607上开有与探针602间隙配合的容针孔608，容针孔608与定针块607同轴；横管夹紧机构4如附图3所示，包括第一铰链气缸401、爪座402和夹爪，夹爪包括定爪403和动爪404，爪座402和定爪403安装在机架8上，第一铰链气缸401安装在爪座402上，定爪403上设有夹紧槽405，动爪404的中部设有转轴406，转轴406转动连接在爪座402上，动爪404的一端为夹取端，夹取端朝向夹紧槽405，动爪404的另一端与第一铰链气缸401连接；方向机支架定位机构5如附图4所示，包括三向定位机构，三向定位机构包括第二铰链气缸501、第三铰链气缸502和第四铰链气缸503，第二铰链气缸501、第三铰链气缸502和第四铰链气缸503均连接在机架8上，第二铰链气缸501的伸出端上设置有吸盘504，吸盘504朝向下方，第三铰链气缸502的伸出端上安装有摇臂506座505，摇臂506座505上倾斜地安装有摇臂506，摇臂506远离摇臂506座505的一端上设置有压块507；第四铰链气缸503位于第二铰链气缸501和第三铰链气缸502之间，第四铰链气缸503的伸出端上安装有压头508；还包括摄像装置，摄像装置包括摄像头7和显示器，摄像头7安装在定位筒601内并朝向刻度板605，摄像头7与显示器连接。

在进行焊接前，对大圆管1和小圆管2的内表面进行车削加工，使大圆管1的内表面与定位筒601间隙配合，小圆管2的内表面与定针块607间隙配合，且配合公差均达到h7。再将大圆管1和小圆管2均放置在横管夹紧机构4的夹紧槽405中。

然后将定针块607放入小圆管2的一端中，定位筒601、固定杆604、针架603和探针602放入大圆管1中，并使探针602的一端位于大圆管1的护套3中。然后将带有定针块607的小圆管2插入到护套3中，并使探针602插入到定针块607上的容针孔608中，在杠杆作用下，探针602朝向刻度板605的一端将随探针602孔的位置的不同而发生摆动。利用三点一线的原理，通过显示器查看探针602是否指向刻度盘上同心刻度线的中心来判断大圆管1与小圆管2是否同轴。当它们不同轴时，可通过调整小圆管2或者加工大圆管1或者小圆管2的方式使大圆管1和小圆管2恢复同轴。

大圆管1与小圆管2同轴后，第一铰链气缸401伸时，在杠杆原理作用下，推动动爪404上的夹取端向夹紧槽405靠拢，进而在定爪403和动爪404的作用下将横管夹紧。

然后，方向机支架定位机构5中的第二铰链气缸501、第三铰链气缸502和第四铰链气缸503同时动作，将方向机支架牢固地定位到横管上。最后即可进行大圆管1与小圆管2之间、方向机支架与横管之间的焊接。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。