[发明专利]一种适用于锥面结构曲线焊缝的焊接夹具及焊接方法

说明书

本发明涉及一种适用于锥面结构曲线焊缝的焊接夹具，包括底板、前顶板、调整件、压板、压紧件、后顶板和顶丝，前顶板、后顶板及顶丝均设于底板的上端面，压板压设于前顶板及第二待焊接零件的顶端；顶丝设于前顶板与后顶板之间且用于调整第一待焊接零件的水平高度，调整件穿设于前顶板且用于与第二待焊接零件接触并进行水平方向的限位；压紧件穿设于压板且用于第二待焊接零件接触并进行竖直方向的限位。本发明涉及一种适用于锥面结构曲线焊缝的焊接方法。该适用于锥面结构曲线焊缝的焊接夹具及方法的目的是解决多层锥面空心结构与实心锻件的焊接难度大的问题。

技术领域

本发明涉及电子束焊接技术领域，具体涉及一种适用于锥面结构曲线焊缝的焊接夹具及焊接方法。

背景技术

随着制造技术的发展，为了实现零件整体化、轻量化的研制，在钣金结构中出现了将多层空心结构与实心构件连接需求，以达到结构减重、增效及使用功能的提升。基于减重、整体化的考虑，焊接冶金连接是一种较为理想的制造方案。高能束流焊接技术如电子束焊接、激光焊接技术以其加热能量集中和结构焊接变形小等优势，为满足此类结构的密封性、高质量连接提供了有效途径。

对于常规零件结构，电子束焊接通常采用等厚度的直线焊缝形式。多层空心锥面结构与实心构件的焊接具有多重复杂性，如焊缝为变截面曲线形式，变截面曲线焊缝工艺稳定性控制难度更大。同时，为了实现这种结构的自动焊接，面临焊接夹具设计及定位装配、焊接参数及轨迹优化等诸多难题。

多层锥面空心结构1(后文称舵面)与实心轴头2(后文称舵轴)通过焊接位置3连接为一体，如图1所示，焊接位置为实心结构。对于这种结构，常规电子束焊接技术方法存在如下问题及难点：

1)焊接路径为U型曲线，即首先从直线方向焊接开始，然后衔接、沿弧线焊接，最后沿直线焊接结束，涉及直线、弧线等连接过渡，电子束束流随曲线变化的轨迹精确控制难度较大。

2)受结构锥面形状特征的影响，沿焊接路径轨迹，焊接厚度不断变化，由焊接起始端逐渐递减到焊缝中段，再由焊缝中段逐渐递增到焊缝末端，焊接成形稳定性控制难度较大。

3)受曲线焊接路径、锥面形状及连续变厚度等特征影响，常规的恒定厚度、直线焊缝的锁底或止口、垫条形式的定位装配设计已无法满足要求，因此，锥面结构(舵面)与实心轴头(舵轴)组件之间的定位装配设计、焊接夹具夹具研制难度大。

因此，发明人提供了一种适用于锥面结构曲线焊缝的焊接夹具及焊接方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种适用于锥面结构曲线焊缝的焊接夹具及焊接方法，解决了多层锥面空心结构与实心锻件的焊接难度大的技术问题。

(2)技术方案

本发明提供了一种适用于锥面结构曲线焊缝的焊接夹具，包括底板、前顶板、调整件、压板、压紧件、后顶板和顶丝，所述前顶板、所述后顶板及所述顶丝均设于所述底板的上端面，所述压板压设于所述前顶板及第二待焊接零件的顶端；其中，

所述顶丝设于所述前顶板与所述后顶板之间且用于调整第一待焊接零件的水平高度，所述调整件穿设于所述前顶板且用于与所述第二待焊接零件接触并进行水平方向的限位；所述压紧件穿设于所述压板且用于所述第二待焊接零件接触并进行竖直方向的限位。

进一步地，所述适用于锥面结构曲线焊缝的焊接夹具还包括固定件，所述前顶板和/或所述后顶板通过所述固定件安装于所述底板。

进一步地，所述固定件穿设于所述压板且用于固定所述前顶板。

进一步地，所述第一待焊接零件为锥面舵面，所述第二待焊接零件为实心舵轴；所述第二待焊接零件的周向外壁上设有与所述第一待焊接零件相适配的托板。

进一步地，所述第二待焊接零件上设有用于型面匹配的引弧块、收弧块。