适于对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的固定装置的制作方法

1.本实用新型属于机械领域，具体而言，涉及适于对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的固定装置。


背景技术：

2.钛合金翼面结构由骨架、薄蒙皮组成，蒙皮铺设到骨架上，形成搭接接头，两者通过焊接方法连接。然而，采用熔焊方式焊接时，翼面会会产生较大的焊接变形；同时，小蒙皮穿透焊时，虽然可以保证内部的焊接质量，但很难实现对边缘区域的保护，气体保护无法满足要求，焊缝质量难以保证；此外，由于翼面通常为复杂的异形面，在焊接时对翼面中各零件进行可靠组装和定位的难度较大，不仅难以控制和防止焊接过程中零件的移位、变形和零件的尺寸精度，并保证焊缝间隙，还具有生产效率低的缺陷，尤其是当翼面生产从研制阶段进入批产阶段，投产数量从原先的几件增加到成千上万件时，面对生产任务的增加，现有装备的短板也愈加明显。然而，在在航天航空加工制造领域中，对钛合金翼面尤其是对复杂异形面的翼面焊接质量和外形精度有严格要求，焊缝强度以及翼面外形精度控制是加工制造中的主要难点，也是翼面制造的关键技术之一。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的固定装置。该固定装置结构简单、装卸方便、加工容易、定位可靠，可同时起到实现对翼面工件的高精度定位、避免工件在焊接过程中变形、提供良好的气体保护的作用，达到保证焊缝质量，提高生产效率的效果。
4.根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种适于对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的固定装置。根据本实用新型的实施例，该固定装置适用的翼面工件包括骨架和蒙皮，所述骨架至少一个侧面的内缘区域的至少一部分上设有用于安装所述蒙皮的下陷槽，且所述骨架边缘区域的至少一部分为非中空区，所述下陷槽的深度与所述蒙皮的厚度相同，对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的焊接工艺可以为激光焊，该固定装置包括：
5.底板，所述底板下表面为水平面，所述底板上表面的至少一部分适于与所述翼面工件表面匹配贴合；
6.挡板，所述挡板设在所述底板上，所述挡板适于与所述翼面工件上对应所述下陷槽所在区域的侧面贴合，所述挡板的高度不低于该侧面的高度；
7.压紧块，所述压紧块通过螺栓或固定销与所述底板相连，且所述压紧块一端的下表面适于与所述底板贴合，另一端的下表面适于与所述翼面工件上对应非中空区的至少一部分边缘区域的上表面贴合。
8.本实用新型上述实施例的适于对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的固定装置至少具有以下优点：1)现有技术中对翼面工件进行焊接时，为确保位置精度需要对每个翼面
工件进行找正，而本实用新型的固定装置中，底板上表面实际上是与翼面工件的表面结构匹配的异形面，底板上表面与翼面工件表面匹配贴合更有利于实现对具有复杂异形面的翼面工件的可靠定位，同时挡板在焊接过程中能使焊缝得到有效保护并达到引弧效果，且挡板和翼面工件的侧面贴合可以进一步提高对翼面工件定位的精准度，结合压紧块可以实现翼面工件的固定和提高固定强度，控制和防止焊接过程中翼面工件的移位、变形，保证零件的尺寸精度和焊缝间隙，由此，对多个翼面工件进行焊接时无需每件找正，能够大大提高焊接效率，适于批量工件的连续加工使用；2)通过使翼面工件上对应有下陷槽的侧面与不低于该侧面高度的挡板贴合，可以在焊接过程中为工件提供良好的气体保护并确保焊接的顺利进行，避免出现在焊接过程中翼面工件边缘区域保护气气流下沉，导致周围空气卷入以及随之产生的焊接效果变差和导致工件变形的问题；3)该固定装置结构简单、装卸方便、加工容易、定位可靠，便于定位翼面工件进行焊接，易于实现批量产品的高效率激光焊接，同时有利于惰性气体保护，保证工件焊缝质量。
9.另外，根据本实用新型上述实施例的适于对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的固定装置还可以具有如下附加的技术特征：
10.任选地，所述挡板的高度与与其贴合的翼面工件侧面的高度差不大于0.3mm。
11.任选地，所述挡板与所述底板可拆卸相连。
12.任选地，所述挡板包括至少一个定位挡板，所述定位挡板上相对设置的两个侧面一个与所述翼面工件的侧面贴合，另一个与所述底板的边缘重合。
13.任选地，每个所述挡板对应一个沿所述翼面工件侧面连续分布的所述下陷槽，每个所述挡板的长度不小于其对应的所述下陷槽的长度。
14.任选地，所述定位挡板与所述底板可拆卸相连或与所述底板一体成型。
15.任选地，所述挡板上与与其对应的所述下陷槽的端部匹配的位置设有台阶面或凹槽，所述台阶面或凹槽用于放置引弧板或收弧板。
16.任选地，包括两个间隔分布的所述压紧块，所述压紧块通过螺栓或固定销与所述底板连接。
17.任选地，所述翼面工件上具有沿其厚度方向设置的通孔，所述底板上设有与所述通孔对应的螺孔或定位销孔。
18.任选地，所述底板上设有与所述翼面工件结构和位置匹配的螺孔或定位销孔。
19.任选地，适于对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的固定装置进一步包括：水平底座，所述底板设在所述水平底座上。
20.任选地，所述翼面工件的上表面和下表面分别独立地设有用于安装所述蒙皮的下陷槽，所述底板包括适于与所述翼面工件下表面贴合的第一底板和适于与所述翼面工件上表面贴合的第二底板；所述挡板包括适于与所述第一底板配合使用的第一挡板和适于与所述第二底板配合使用的第二挡板；所述压紧块包括适于与所述第一底板配合使用的第一压紧块和适于与所述第二底板配合使用的第二压紧块。
21.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
22.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
23.图1是根据本实用新型一个实施例的对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的固定装置中底板的结构示意简图。
24.图2是根据本实用新型一个实施例的对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的固定装置中挡板的结构示意简图。
25.图3是根据本实用新型一个实施例的对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的固定装置中压紧块的结构示意简图。
26.图4是根据本实用新型一个实施例的对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的固定装置的结构示意简图。
27.图5是图4的正视图。
28.图6是图5的局部放大图。
29.图7是一个翼面工件骨架的结构示意简图。
具体实施方式
30.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
31.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
32.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种适于对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的固定装置。根据本实用新型的实施例，参考图1所示或图7所示(图1中只显示了部分翼面骨架和底板的部分上表面)，该固定装置适用的翼面工件包括骨架g和蒙皮，骨架至少一个侧面的内缘区域的至少一部分上设有用于安装蒙皮的下陷槽g1，且骨架边缘区域的至少一部分为非中空区，下陷槽的深度与蒙皮的厚度相同，对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的焊接工艺可以为激光焊，该固定装置包括：底板10、挡板20和压紧块30，其中：
35.参考图1和图4，底板10下表面为水平面，底板10上表面的至少一部分适于与翼面工件表面匹配贴合，其中，底板的上表面实际上是与翼面工件的表面结构匹配的异形面，底板上表面与翼面工件表面匹配贴合更有利于实现对具有复杂异形面的翼面工件的可靠定位，保证位置精度，对多件翼面工件进行焊接时无需每件找正，能够大大提高焊接效率。结合图1～5理解，挡板20设在底板10上，挡板20适于与翼面工件上对应下陷槽g1所在区域的侧面贴合(如图5中所示，定位挡板21和翼面骨架g侧面贴合，需要说明的是，图5中挡板201或202与翼面骨架g侧面存在间隙是翼面工件未固定好的状态，翼面工件固定好后挡板201或202与翼面骨架侧面也是贴合的，不存在间隙)，挡板的高度不低于该侧面的高度，其中，挡板的主要用途为挡保护气，避免出现因翼面工件边缘区域保护气下沉导致周围空气引入进而影响邻近翼面边缘区域的焊缝的质量的问题，使焊缝能得到有效保护；并且，使挡板与翼面工件侧面贴合还进一步有利于翼面工件的准确定位和固定。参考图3和图4，压紧块30通过螺栓或固定销与底板10相连，且压紧块30一端的下表面31适于与底板10贴合，另一端的下表面32适于与翼面工件上对应非中空区的至少一部分边缘区域的上表面贴合，压紧块与底板贴合的区域可以设有与螺栓或固定销匹配的过孔。其中，压紧块为贴型面加紧，用螺栓或固定销紧固，可以达到有效固定工件和防止翼面工件焊接变形的效果。综上，该固定装置结构简单、装卸方便、加工容易、定位可靠，可同时起到实现对翼面工件的高精度定位、避免工件在焊接过程中变形、提供良好的气体保护的作用，达到保证焊缝质量，提高生产效率的效果。
36.下面参考图1～6对本实用新型上述实施例的适于对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的固定装置进行详细描述。
37.根据本实用新型的一个具体实施例，底板10上可以设有多个螺孔和/或定位销孔，并使螺孔和/或定位销孔随挡板、翼面工件或压紧块的设置位置分布，以便通过螺孔和/或定位销孔来固定挡板、翼面工件或压紧块。例如，根据本实用新型的一个具体示例，底板10上可以设有与翼面工件结构和位置匹配的螺孔或定位销孔，可以通过底板、螺栓/定位销和挡板限定翼面工件的位置，确保定位精度，焊接零件无需每件找正，能够大大提高焊接效率。
38.根据本实用新型的再一个具体实施例，挡板20的高度与与其贴合的翼面工件侧面的高度差可以不大于0.3mm，发明人发现，挡板的高度与翼面工件上对应下陷槽g1所在区域的侧面高度一致或略高于该侧面时，在焊接过程中可以有效阻挡焊缝区域附近保护气下沉，避免周围空气引入，使焊缝能得到有效保护，但若挡板的高度与翼面工件上对应下陷槽g1所在区域的侧面高度相比过高时，又会出现影响焊点的找准的问题，控制挡板的高度为上述范围更有利于提高焊接质量。
39.根据本实用新型的又一个具体实施例，挡板20可以与底板10可拆卸相连，其中可
拆卸相连的方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如挡板可以通过螺栓或定位销与底板固定相连。
40.根据本实用新型的又一个具体实施例，参考图1、图4和图5所示，挡板20可以包括至少一个定位挡板21，定位挡板21上相对设置的两个侧面一个与翼面工件的侧面贴合，另一个与底板10的边缘重合，由此可以进一步借助底板边缘提高对翼面工件定位的精准度。需要说明的是，该定位挡板21既可以与底板10一体成型，也可以与底板10可拆卸相连，例如可以通过螺栓或定位销与底板相连，当定位挡板与底板可拆卸相连时，在不影响翼面工件顺利更换的前提下，在更换工件的过程中可以保持至少一个定位挡板固定不动，仅对其它挡板进行拆卸和重复固定，由此可以进一步提高操作的便捷性，提高生产效果。
41.根据本实用新型的又一个具体实施例，参考图4所示，每个挡板20可以对应一个沿翼面工件侧面连续分布的下陷槽，每个侧面可以仅对应针对一个蒙皮的下陷槽，每个挡板20的长度可以不小于其对应的下陷槽的长度，例如可以使每个挡板的长度大于其对应的下陷槽的长度，由此可以进一步确保对整个翼面工件的焊接效果。根据本实用新型的一个具体示例，参考图4和图5所示，翼面工件相对设置的两个侧面的内缘区域可以分别独立地设有与蒙皮匹配的下陷槽，此时可以包括两个挡板，该两个挡板可以沿底板的宽度方向布置在翼面工件的两侧，此时挡板和翼面工件的宽度之和可以与底板的宽度相同，由此可以更有利于翼面工件的精准定位和提高固定强度，避免工件在焊接过程中发生变形。
42.根据本实用新型的又一个具体实施例，参考图2和图4理解，挡板20上与与其对应的下陷槽的端部匹配的位置可以设有台阶面22或凹槽22，该台阶面或凹槽用于放置引弧板或收弧板。由此可以利用该台阶面或凹槽面实现焊接的引弧或收弧，从而能够进一步保证焊缝质量，避免焊接缺陷产生，其中，该台阶面或凹槽面的尺寸可以根据引弧板或收弧板结构进行选择，优选使引弧板或收弧板放置于该台阶面或凹槽后，引弧板或收弧板的上表面与焊缝的高度齐平。
43.根据本实用新型的又一个具体实施例，每个底板10上可以分别设有两个间隔分布的压紧块30，压紧块可以通过螺栓或固定销与底板10连接，由此可以更有利于对翼面工件的可靠固定。
44.根据本实用新型的又一个具体实施例，参考图4所示，翼面工件上可以具有沿其厚度方向(即图6中所示的高度方向)设置的通孔(如图4中翼面工件上定位销52对应的通孔)，底板10上可以设有与该通孔对应的螺孔或定位销孔，由此可以进一步借助翼面工件本身的结构特征与底板配合，通过定位销或螺栓实现对翼面工件的精准定位。
45.根据本实用新型的又一个具体实施例，参考图4所示，适于对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的固定装置可以进一步包括：水平底座40，底板10可以设在水平底座40上。
46.根据本实用新型的又一个具体实施例，对翼面工件进行焊接时需要针对正反两面分开焊接，此时可以通过增加底板的方式实现对翼面工件正反两面的焊接，具体地，翼面工件的上表面和下表面(即正反两面)分别独立地设有用于安装蒙皮的下陷槽，如图4所示(图4中只显示了部分翼面骨架和两个底板的部分上表面)，底板10可以包括适于与翼面工件下表面贴合的第一底板101和适于与翼面工件上表面贴合的第二底板102，其中第一底板101和第二底板102可以同时可拆卸固定于水平底座40上，具体可以采用螺栓或定位销固定；挡板20包括适于与第一底板101配合使用的第一挡板201和适于与第二底板102配合使用的第
二挡板202；压紧块30可以包括适于与第一底板101配合使用的第一压紧块301和适于与第二底板102配合使用的第二压紧块302，由此可以先焊翼面工件的正/反面，再焊翼面工件的反/正面。需要说明的是，针对第一底座和第二底座设置的挡板和压紧块的个数是分别独立地，另外，第一挡板、第二挡板、第一压紧块和第二压紧块的个数可以分别独立地为至少一个，具体可以根据实际需要进行选择，其中，第一底板和第二底板可以分别独立地采用一个或多个螺栓(如图4中螺栓51所示)或定位销与底座相连，或对挡板、压紧块或翼面工件进行固定。
47.综上所述，本实用新型上述实施例的适于对翼面工件进行高能束流蒙皮焊接的固定装置至少具有以下优点：1)现有技术中对翼面工件进行焊接时，为确保位置精度需要对每个翼面工件进行找正，而本实用新型的固定装置中，底板上表面实际上是与翼面工件的表面结构匹配的异形面，底板上表面与翼面工件表面匹配贴合更有利于实现对具有复杂异形面的翼面工件的可靠定位，同时挡板在焊接过程中能使焊缝得到有效保护并达到引弧效果，且挡板和翼面工件的侧面贴合可以进一步提高对翼面工件定位的精准度，结合压紧块可以实现翼面工件的固定和提高固定强度，控制和防止焊接过程中翼面工件的移位、变形，保证零件的尺寸精度和焊缝间隙，由此，对多个翼面工件进行焊接时无需每件找正，能够大大提高焊接效率，适于批量工件的连续加工使用；2)通过使翼面工件上对应有下陷槽的侧面与不低于该侧面高度的挡板贴合，可以在焊接过程中为工件提供良好的气体保护并确保焊接的顺利进行，避免出现在焊接过程中翼面工件边缘区域保护气气流下沉，导致周围空气卷入以及随之产生的焊接效果变差和导致工件变形的问题；3)该固定装置结构简单、装卸方便、加工容易、定位可靠，便于定位翼面工件进行焊接，易于实现批量产品的高效率激光焊接，同时有利于惰性气体保护，保证工件焊缝质量。
48.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
49.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。