一种平板直缝焊接试验夹具的制作方法

本实用新型涉及一种焊接夹具，尤其涉及一种平板直缝焊接试验夹具。

背景技术：

目前，平板直缝焊接试验是金属材料研发和构件焊接工艺试验中最基本、最常见的试验方式。该试验结果的准确性与试件的焊接装夹情况密切相关，可重复的装夹和焊接状态是获得准确数据的前提，快速装夹有利于提高试验效率。

现有技术中的平板直缝焊接试验夹具存在以下缺陷：装夹工件时操作繁琐，需要多人配合操作，工作效率低。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种可实现单人操作的平板直缝焊接试验夹具。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种平板直缝焊接试验夹具，包括底板、第一垫板、压板组件、夹紧组件和升降组件；所述压板组件包括第一压板和第二压板，所述压板组件与所述底板之间可活动连接；所述第一垫板设于所述底板中部，所述第一垫板设有条形槽；

所述升降组件包括轴承座、设于所述轴承座的转轴、套设于所述转轴的凸轮和固设于所述转轴的手柄，所述轴承座的安装面与所述底板的侧端面连接，所述转轴的转动轴线与所述安装面之间的间距大于所述凸轮的基圆半径；所述凸轮的基圆的直径小于等于所述底板的厚度；

所述夹具具有装卸状态和夹紧状态；所述夹具处于所述装卸状态时，所述凸轮抵顶所述压板组件，以使所述压板组件与所述底板之间具有用于装卸待焊接工件的空间，所述凸轮抵接所述底板侧端面；所述夹具处于所述夹紧状态时，所述压板组件抵接工件，所述夹紧组件用于将工件夹紧于所述压板组件与所述底板之间；所述手柄用于带动所述凸轮绕所述转动轴线转动，从而使得所述夹具在所述装卸状态和所述夹紧状态之间切换。

进一步地，所述轴承座具有第一安装孔，所述转轴安装于所述第一安装孔中，所述第一安装孔的中心轴线为所述转轴的转动轴线，所述中心轴线与所述安装面之间的间距大于所述凸轮的基圆半径。

进一步地，所述升降组件的数量为二，两个所述升降组件分别安装于所述底板相对的两侧端面；每个所述升降组件的转轴上均间隔安装有两个凸轮；每个所述升降组件的转轴转动时，其一所述凸轮用于使得所述第一压板抬升或下降，另一所述凸轮用于使得所述第二压板抬升或下降；

其一所述升降组件相邻凸轮之间的间隔为第一间隔，另一所述升降组件相邻凸轮之间的间隔为第二间隔，所述第二间隔大于所述第一间隔，所述第二间隔用于供工件装夹与拆卸。

进一步地，所述第一压板、所述第二压板的长度均长于所述底板的长度，从而通过所述凸轮抵推所述第一压板、所述第二压板以抬升所述压板组件。

进一步地，所述底板设有安装槽，所述第一垫板嵌装于所述安装槽内。

进一步地，所述夹紧组件包括连接螺栓和连接螺母；

在所述底板的所述安装槽的两侧分别设有第一通孔，在所述第一压板和所述第二压板上分别设有第二通孔，所述连接螺栓穿过所述第一通孔、所述第二通孔，所述连接螺母螺接于所述连接螺栓，以将位于所述压板组件与所述底板之间的待焊接工件夹紧。

进一步地，所述第一通孔为带沉孔的通孔。

进一步地，所述底板的安装槽的两侧对称设置有两排通孔，每排通孔包括若干沿所述底板的长度方向间隔排列的所述第一通孔；所述第一压板沿长度方向间隔排列有若干所述第二通孔；所述第二压板沿长度方向间隔排列有若干第二通孔；

每个所述第二通孔包括若干个连通的圆孔。

进一步地，还包括与待焊接工件厚度相同且夹紧于所述压板组件与所述底板之间的第二垫板、引弧板和熄弧板；

所述中心轴线与所述安装面之间的间距为l，所述凸轮基圆半径为r，0.15≤(l-r)/r≤0.3。

进一步地，还包括侧向连接件；

所述底板的长度方向上两侧的侧端面分别设有侧向螺纹孔，所述轴承座的安装面上设有第二安装孔，所述侧向连接件穿过所述第二安装孔、所述侧向螺纹孔，以将所述轴承座固定于所述底板。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：可实现单人操作，制造成本低，工作效率高。

附图说明

图1为本实用新型处于装卸状态的平板直缝焊接试验夹具的结构图之一；

图2为本实用新型处于装卸状态的平板直缝焊接试验夹具的结构图之二；

图3为本实用新型处于夹紧状态的平板直缝焊接试验夹具的结构图之一；

图4为本实用新型处于夹紧状态的平板直缝焊接试验夹具的结构图之二；

图5为本实用新型处于夹紧状态的平板直缝焊接试验夹具的结构图之三；

图6为本实用新型的底板的结构示意图之一；

图7为本实用新型的底板的结构示意图之二；

图8为本实用新型的压板组件的结构示意图；

图9为本实用新型的第一垫板的结构示意图；

图10为本实用新型的升降组件的结构示意图；

图11为本实用新型的凸轮的结构示意图；

图12为本实用新型的轴承座的结构示意图；

图中：10、底板；11、安装槽；12、第一通孔；13、侧向螺纹孔；20、第一垫板；21、条形槽；30、压板组件；301、第二通孔；31、第一压板；32、第二压板；40、夹紧组件；41、连接螺栓；42、连接螺母；50、升降组件；51、轴承座；511、安装面；512、第一安装孔；513、第二安装孔；52、转轴；53、凸轮；54、手柄；61、第二垫板；62、引弧板；63、熄弧板；90、工件。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1-12所示，本实施例提供了一种平板直缝焊接试验夹具，可用于厚度为10mm以下的平板的直缝焊接试验，该夹具包括底板10、第一垫板20、压板组件30、夹紧组件40和升降组件50；压板组件30包括第一压板31和第二压板32，压板组件30与底板10之间可活动连接，升降组件50用于调整压板组件30的高度，以实现压板组件30的升起、支撑和降落，从而调整压板组件30与底板10之间的间距，以方便将待焊接的工件90由侧向装入压板组件30与底板10之间，或使得压板组件30、工件90和底板10依次叠堆，以通过夹紧组件40将待焊接工件90夹紧于压板组件30与底板10之间，以进行焊接；本实施例中，第一垫板20为铜第一垫板20，第一垫板20设于底板10中部，第一垫板20设有条形槽21，根据试验工件90材料的不同，条形槽21为成形槽或背保护凹槽。

具体地，升降组件50包括轴承座51、设于轴承座51的转轴52、套设于转轴52的凸轮53和固设于转轴52的手柄54，还包括卡簧和平键等标准件；凸轮53的基圆的直径小于等于底板10的厚度；轴承座51具有安装面511，轴承座51的安装面511与底板10的侧端面连接，需要说明的是，本实施例中所指的侧端面为当该夹具处于正常使用状态时，底板10的侧向端面；凸轮53具有基圆面和相对基圆面凸出的轮廓面，转轴52的转动轴线o'与轴承座51的安装面511之间的间距大于凸轮53的基圆半径；本实施例的夹具，具有装卸状态和夹紧状态；如图1、2所示，夹具处于装卸状态时，凸轮53的轮廓面抵顶压板组件30，以使压板组件30与底板10之间具有用于装卸待焊接工件90的空间，凸轮53侧向抵靠底板10侧端面；如图3、4、5所示，夹具处于夹紧状态时，压板组件30抵接工件90，夹紧组件40用于将工件90夹紧于压板组件30与底板10之间；手柄54用于带动凸轮53绕转动轴线o'转动，从而使得夹具在装卸状态和夹紧状态之间切换。

优选地，如图2、4、10、12所示，轴承座51具有第一安装孔512，转轴52安装于第一安装孔512中，第一安装孔512的中心轴线o'为转轴52的转动轴线o'，中心轴线o'与安装面511之间的间距l大于凸轮53的基圆半径，凸轮53基圆的圆心位于中心轴线o'上；通过上述设置，使得夹具在装卸状态时，凸轮53的轮廓面的顶端越过经过凸轮53基圆圆心的竖直参考线，凸轮53的轮廓面抵靠在底板10侧端面，如此，避免凸轮53向远离底板10的方向发生侧翻转动，此时无需操作员对升降组件50施加保持力以保持凸轮53的相对位置，夹具也可保持于装卸状态，进行试验时，无需一人专门操作升降组件50，一人专门放置试验工件90，可实现单人操作。

优选地，本实施例中，如图4、10、12所示，第一安装孔512的中心轴线o'到安装面511的距离为l，凸轮53的基圆的半径为r，为了保证过程中夹具处于装卸状态时的稳定性，使得该夹具可单人操作，0.15≤(l-r)/r≤0.3。

本实施例中，通过将升降组件50配置为：转轴52的转动轴线o'与轴承座51的安装面511之间的间距大于凸轮53的基圆直径；如此，可以使得凸轮53在绕转动轴线o'转动，以通过凸轮53的轮廓面将压板组件30顶推至高位后，凸轮53侧向能够得到底板10侧端面的支撑，使得凸轮53可以保持于当前位置，以将压板组件30保持于高位，以使得夹具处于装卸状态，从而方便操作员松开手柄54，以进行工件90的装入和拆卸；通过合理设计凸轮53和轴承座51的尺寸，可以使得试验可单人操作，使得夹具的可重复装夹的操作过程更加便捷，有利于提高工作效率。而通过将凸轮53的基圆的直径设置为不大于，即等于或小于底板10的厚度，如图3所示，可以使得凸轮53轮廓面尖端打横时，凸轮53不抵顶压板组件30，使得压板组件30能够压于工件90上。

优选地，本实施例中，底板10为矩形低碳钢底板10，压板为低碳钢压板；底板10上加工有安装凹槽，第一垫板20的外形尺寸于安装凹槽的尺寸相同，安装凹槽内加工有若干底板10螺纹孔，用于固定嵌装于安装凹槽中的第一垫板20，如图9所示，第一垫板20的条形槽21的两侧对称设有带沉孔的通孔，螺栓依次穿入第一垫板20上的带沉孔的通孔、底板10螺纹孔，以配合螺母，以实现第一垫板20与底板10的连接。

优选地，为了实现可靠夹紧，提高数据准确度，本实施例的夹紧组件40采取以下实施方式实现：

夹紧组件40包括连接螺栓41和连接螺母42；在底板10的安装槽11的两侧分别设有两排通孔，每排通孔包括若干沿底板10长度方向间隔设置的第一通孔12，在第一压板31和第二压板32上分别设有沿压板组件30长度方向间隔设置的第二通孔301，连接螺栓41穿过第一通孔12、第二通孔301，连接螺母42螺接于连接螺栓41，以将位于压板组件30与底板10之间的待焊接工件90夹紧。优选地，第一通孔12为带沉孔的通孔，沉孔的直径略小于六角螺栓的头部的外接圆的直径。

在本实施例中，通过将连接螺栓41穿过第一通孔12和第二通孔301，可以实现第一压板31与底板10、第二压板32与底板10之间的可活动连接，使得压板组件30可以沿螺栓上下移动，以接近或远离底板10。

优选地，如图8所示，每个第二通孔301包括若干个连通的圆孔，圆孔的直径于底板10上的第一通孔12的直径相同，且均比螺栓的直径大0.5mm。

在上述结构的基础上，为了实现压板组件30于底板10之间可活动连接，以实现压板组件30可沿固定行程接近或远离底板10，本实施例中采取以下技术方案实现：

优选地，为了保证压板组件30能够平稳地升降，而夹具又便于操作者进行工件90的装夹和拆卸，升降组件50的数量为二，两个升降组件50分别安装于底板10相对的两侧端面；每个升降组件50的转轴52上均间隔安装有两个凸轮53；每个升降组件50的转轴52转动时，其一凸轮53用于使得第一压板31抬升或下降，另一凸轮53用于使得第二压板32抬升或下降；如图4、5所示，其一升降组件50相邻凸轮53之间的间隔为第一间隔，另一升降组件50相邻凸轮53之间的间隔为第二间隔，第二间隔大于第一间隔，第二间隔用于供工件90装夹与拆卸，图5中，右侧的两个凸轮53之间的间隔即为第二间隔，便于工件90插入抽出。

具体地，在本实施例中，其一升降组件50的凸轮53长度较长，另一升降组件50的凸轮53长度较短，从而使得相邻凸轮53的间隔较大，使得第二间隔大于第一间隔。

优选地，第一压板31、第二压板32的长度均长于底板10的长度，以使得第一压板31、第二压板32长度方向上的两端均相对底板10凸出，从而通过凸轮53转动时，能够抵推触到第一压板31、第二压板32以抬升压板组件30。

优选地，如图5所示，还包括与待焊接工件90厚度相同且夹紧于压板组件30与底板10之间的第二垫板61、引弧板62和熄弧板63。

优选地，本实施例中，升降组件50通过以下方式与底板10连接：

优选地，夹具还包括侧向连接件，本实施例中侧向连接件为螺栓；底板10长度方向上两侧的侧端面分别设有侧向螺纹孔13，轴承座51安装面511上设有第二安装孔513，侧向连接件穿过第二安装孔513、侧向螺纹孔13，以将轴承座51固定于底板10。

在上述结构的基础上，本实施例的平板直缝焊接试验夹具的工作原理如下：

将平板直缝焊接试验夹具放置于工作台上，根据试件材料的不同，选择合适的铜第一垫板20安装到底板10的安装凹槽中；根据待焊接工件90的厚度或对夹紧距离的要求不同，在对第一压板31与底板10、第二压板32于底板10的连接时，选择第二通孔301中合适的圆孔穿入连接螺栓41，将连接螺母42拧至螺栓的端部；操作员同时转动两个手柄54，使凸轮53绕旋转轴52线旋转，借助凸轮53的轮廓面将第一压板31、第二压板32抬升起，当压板升至最高点后，继续旋转凸轮53，使得凸轮53的轮廓面的尖端继续往接近底板10侧端面的方向旋转，直至凸轮53的轮廓面与底板10的侧端面接触，则可松开手柄54，即可把压板组件30保持于当前高度，此时夹具保持于装卸状态；将工件90由第二间隔中塞入压板下方并对中，然后放置两块与工件90等厚的第二垫板61、引弧板62和熄弧板63；完成工件90的装载后，转动手柄54，使得凸轮53的轮廓面的尖端往远离底板10的方向转动，使得压板降下，压板与工件90接触后，松开手柄54，将螺母拧紧，即可完成待焊工件90的可靠装夹，此时夹具处于夹紧状态；焊接完成后，拧松螺母至螺栓端部，转动两个手柄54使得凸轮53旋转，借助凸轮53的轮廓面将压板组件30升起，当压板组件30升至最高点后继续旋转凸轮53，直至凸轮53的轮廓面与底板10的端部接触，松开手柄54，将工件90从夹具中取出，完成工件90的装夹焊接和拆卸过程。

本实施例的平板直缝焊接夹具，操作简单便捷，可单人操作、夹紧可靠，有利于提高工作效率。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。