一种用于空间曲面风扇叶激光焊接的曲面自适应夹具转让专利
申请号 : CN201911359601.0
文献号 : CN111015057B
文献日 : 2021-03-30
发明人 : 陈志 , 严宏志 , 胡璇 , 韩奉林 , 颜昭君 , 蔡孟凯 , 赵林鹤 , 肖程晖
申请人 : 中南大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于空间曲面风扇叶激光焊接的曲面自适应夹具,工件风扇叶包括有多个叶片的基体和空间曲面的导风圈,导风圈与基体贴合处有与叶片数量对应的仿形槽,且导风圈的配合处有定位销,基体的配合面上有定位孔,两者通过定位销和定位孔配合定位,基体的底面对应各叶片位置处有定位槽;其特征在于:本夹具包括安装组件、压紧组件和支撑组件,安装组件包括基板和固定于其中心位置处的安装台,风扇叶基体通过其底面的定位槽固定于安装台的上端,压紧组件和支撑组件的数量均与风扇叶叶片的数量相同,两者配对使用,压紧组件姿态可调的多点压紧于导风圈的上表面对应叶片连接位置处,支撑组件仿形面支撑于叶片外侧顶部,使压紧组件的压力传递给支撑组件,使导风圈与叶片紧密贴合,为导风圈与基体叶片之间的牢固焊接提供保证;
安装台包括垂直的支撑柱和固定于其上端的安装盘,安装盘包括水平底板和其周缘的挡环板,水平底板上有数量和位置与定位槽相同的工件定位板,工件定位板包括仿形定位块和连接于其下端的工件定位板安装座,仿形定位块插接段的形状与所述定位槽的形状匹配,工件定位板安装座为矩形板,挡环板的内径与所述基体下端的外径匹配;
压紧组件包括旋转压紧气缸、气缸安装座、压杆、压板和压块,气缸安装座固定于所述基板上,旋转压紧气缸的缸体下端固定于气缸安装座上,压杆垂直连接于旋转压紧气缸活塞杆的上端,压板的上端可转动的铰接于压杆的端部,压块的上端可转动的铰接于压板中部;
压杆的一端通过连接座与旋转压紧气缸活塞杆的上端连接,另一端有向下弯折的铰接头,压板的上端有铰接耳环,铰接耳环通过T型销轴及轴用挡圈与铰接头铰接,压板的中部左右侧不对称嵌装有用于连接压块的T型螺钉;
压块包括上凹的弧形板和弧形板顶部中间位置处伸出的铰接耳环,铰接耳环套挂于压板中部嵌装的T型螺钉上;
压板的底部开设有便于所述压块左右摆动的仿形槽;
支撑组件包括旋转支撑气缸、气缸安装座、支撑杆和支撑块,气缸安装座固定于所述基板上,旋转支撑气缸的缸体下端固定于气缸安装座上,支撑杆垂直连接于旋转支撑气缸活塞杆的上端,支撑块为橡胶材质,通过螺钉固定于支撑杆的端部,支撑块的支撑侧面顶部为与所述叶片外侧顶部相应的仿形面。
2.如权利要求1所述的用于空间曲面风扇叶激光焊接的曲面自适应夹具,其特征在于:所述水平底板上对应各工件定位板位置处开设有与所述工件定位板安装座匹配的插接槽,各工件定位板安装座置于插接槽中后通过螺钉固定于水平底板上。
3.如权利要求2所述的用于空间曲面风扇叶激光焊接的曲面自适应夹具,其特征在于:所述基体底面的定位槽与所述工件定位板的仿形定位块插接固定实现基体的轴向定位,基体底面的外缘通过所述挡环板径向定位。
说明书 :
一种用于空间曲面风扇叶激光焊接的曲面自适应夹具
技术领域
背景技术
或结构复杂的塑料制品不能一次加工成型,需要采用二次加工技术进行连接。现有离心风
扇叶焊接可采用超声波塑料焊接,此焊接方式的噪声大,操作人员工作环境差,且超声波塑
料焊接属于高频振动焊接方式,工件内部存在不均匀的应力,需要对其进行回火处理,将会
降低焊接效率,增加焊接成本;而激光焊接具有速度快、深度大、变形小等优点,并且可进行
微型焊接,激光束聚焦后可获得很小的光斑,且能精准定位。由此可知,相比于超声波塑料
焊接,激光焊接是一种更清洁、高效、高质量的焊接方式。今后会成为离心风扇叶焊接的主
流方式。
固等问题,但由于塑料注塑成型,导风圈和风扇叶基体会发生部分不均匀收缩,而收缩之后
两者就不能紧密贴合。风扇叶夹具的夹紧效果与风扇叶焊接质量直接相关。
轨滑台上的导轨支撑梁、设置在导轨支撑梁上的下基板、设置在下基板上的下底板,所述下
底板上放置着工件。通过所述的气管向气囊内充气,所述的气囊膨胀将工件压紧。但该专利
设计的气囊夹具,只夹紧了风扇叶的一少部分,没有对于整个风扇叶导风圈进行夹紧;基体
的叶片下方未安装支撑装置,气囊充气后,气囊可能将基体叶片压变形;气囊中气体的压力
难以使风扇叶发生微变形来实现紧密贴合。
若干个扇叶固定夹具,扇叶固定夹具个数与带焊接的扇叶个数相对应。但该装置适用的工
件为轴流风扇叶,采用普通焊接,将扇叶片焊接于扇叶轮毂上,该装置为使风扇叶焊接时不
变形,其夹紧方式为单点压紧,而每个叶片的形变量不一样,所以该装置具有局限性,不适
用于空间曲面风扇叶的装夹。
发明内容
形槽,且导风圈的配合处有定位销,基体的配合面上有定位孔,两者通过定位销和定位孔配
合定位,基体的底面对应各叶片位置处有定位槽。本夹具包括安装组件、压紧组件和支撑组
件,安装组件包括基板和固定于其中心位置处的安装台,风扇叶基体通过其底面的定位槽
固定于安装台的上端,压紧组件和支撑组件的数量均与风扇叶叶片的数量相同,两者配对
使用,压紧组件姿态可调的多点压紧于导风圈的上表面对应叶片连接位置处,支撑组件仿
形面支撑于叶片外侧顶部,使压紧组件的压力传递给支撑组件,使导风圈与叶片紧密贴合,
为导风圈与基体叶片之间的牢固焊接提供保证。
同的工件定位板,工件定位板包括仿形定位块和连接于其下端的工件定位板安装座,仿形
定位块插接段的形状与所述定位槽的形状匹配,工件定位板安装座为矩形板,挡环板的内
径与所述基体下端的外径匹配。
固定于水平底板上。
紧气缸活塞杆的上端,压板的上端可转动的铰接于压杆的端部,压块的上端可转动的铰接
于压板中部;气缸安装座固定于所述基板上。
T型销轴及轴用挡圈与铰接头铰接,压板的中部左右侧不对称嵌装有用于连接所述压块的T
型螺钉。
支撑气缸活塞杆的上端,支撑块为橡胶材质,通过螺钉固定于支撑杆的端部,支撑块的支撑
侧面顶部为与所述叶片外侧顶部相应的仿形面;气缸安装座固定于所述基板上。
体来说,各压紧组件设置有可使其压块姿态可调的二级柔性铰链结构,其压板不对称铰接
的两压块的底面通过调整姿态后,通过四个点压紧导风圈外表面的对应叶片位置处,各支
撑组件上端支撑块支撑侧面的顶部为叶片顶部外侧的仿形面,通过压紧组件压块对导风圈
的点压紧和支撑组件的支撑块对叶片顶部的面支撑,使压块的压紧力传递给压块,而且这
种点压紧和面支撑的配合甚至能使叶片和或导风圈在焊接位置处的微变形,可保证导风圈
与基体叶片焊接位置处的紧密贴合,从而保证导风圈与叶片之间整条焊缝的牢固性,提高
导风圈与基体叶片焊接后产品风扇叶的质量。由于压紧组件对导风圈的压紧位置可调,支
撑组件对基体叶片的仿形面支撑,使得本夹具还具有通用性,可对同类型不同规格的空间
曲面风扇叶进行夹持固定。
附图说明
具体实施方式
置处有与叶片上端形状匹配的仿形槽21,仿形槽中的配合面有定位锥销22,各叶片11上端
与导风圈2的配合面有与定位锥销22相匹配的定位锥孔111,通过定位锥销22和定位锥孔
111的配合使导风圈与叶片精确定位装配后,通过本发明公开的夹具将各叶片与导风圈的
焊接为一体。
柱32的上端,挡环板332焊接于水平底板331的周缘,其内径略大于风扇叶基体的底盘直径。
12的形状匹配,工件定位板安装座342为矩形板。水平底板331上对应定位槽12处开设有与
工件定位板安装座342匹配的矩形槽,各工件定位板安装座置于矩形槽中后通过螺钉固定
于水平底板331上。
为非对称结构,铰接耳环通过T型销轴46及轴用挡圈与铰接头铰接,压板44可绕T型销轴转
动。
47上,压板44的底部开设有便于压块45左右摆动的仿形槽。经过验证,本实施例的压块在
13°范围内摆动即可通过调整压块的姿态来使两压块45的底面四个点分别压于导风圈2外
表面对应叶片位置处。
块45的两端最低位置处贴紧导风圈2表面。
调整压块的姿态,以适应导风圈的不同曲面压紧。
形面与叶片完整贴合来将托住叶片。即相当于通过压块45和支撑块54将导风圈和叶片夹
紧,使两者之间的配合面产生微变形而紧密贴合,不会发生相对移动。支撑块54的上托力通
过旋转支撑气缸提供,给旋转支撑气缸充气使其活塞杆转动90°并向上运动时,带动支撑杆
转动并进行轴向提升,使支撑块的仿形面贴紧托住叶片外侧顶部。
风圈的焊接位置的精确性。基体的底面对应各叶片处设置定位槽,通过定位槽与夹具安装
组件的工件定位板装配后,能使整个风扇叶在夹具上精确定位安装。风扇叶在夹具的安装
组件上精确定位后,再通过压紧组件将导风圈压紧于基体叶片上端,同时通过支撑组件的
支撑块的仿形面托住叶片外侧顶部,使压紧组件对导风圈施加的点压力传给支撑块的仿形
面,从而使导风圈与叶片之间能紧密贴合,直至产生微形变,从而能真正保证风扇叶基体与
导风圈激光焊接后,各焊缝的位置精确性及焊缝体的牢固性。具体来说,压紧组件采用二级
柔性铰链结构,其压板可转动的铰接于压杆向下的铰接头上,一对压块不对称可转动的铰
接于压板上,即可通过二级柔性铰链结构来调整压块的姿态,以使两压块得四个点均能压
于导风圈外表面对应叶片位置处,通过旋转压紧气缸提供压力。而支撑组件的支撑块采用
有弹性的橡胶材料制作,且其与叶片的贴合面为与叶片相同的仿形面,通过旋转支撑气缸
提供托力后能更好的保证基体叶片与导风圈之间的完整紧密贴合。即本发明的夹具具有空
间曲面的自适应功能,能保证空间曲面风扇叶基体叶片与导风圈之间整条焊接线处的紧密
贴合,从而保证焊接处的牢固性。
说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护
范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。