许 鑫
（太原工业学院机械工程系，山西 太原 030008）
摘要：根据传统焊接夹具在使用过程中的局限性，在传统夹具的基础上进行改进，设计了一套可自由调整焊接角度的焊接夹具。该夹具操作简单、携带方便，可以为被焊接件提供任意角度的装夹和定位。
关键词：调整角度；夹具；焊接中图分类号：TG75：TG43
1课题背景及问题的提出
在焊接设备快速发展的同时，焊接辅助设备的需求量也在不断增大，但由于被焊接件形状各异、种类繁多，焊接工装夹具通常是针对某一类产品设计的，因此焊接夹具的种类也较多，且这些专用焊接夹具很难在其他产品焊接时使用。
笔者发现，在很多零部件的焊接成型加工过程中，都需要将两个被焊接件以一定的角度焊接在一起，而两被焊接件的夹角在不同的部件当中又千差万别，不能总是以相同的角度被焊接施工。所以施工当中人们往往临时制作夹具来辅助装夹，或干脆手工定位，用这样的方式焊接施工很难保证两被焊接件夹角的准确性，辅助夹具往往通用性不强，只能适应特定角度的装夹，当改变了被焊接件的夹角时只好另换夹具。如何提供一种既能够将焊接件以一定角度准确定位且可靠夹紧，又能在焊接夹角发生改变时夹具也能随之改变夹角，以便于焊件进行装配和焊接，从而提高焊接效率，保证焊接精度。为此本文尝试设计了一种可自由调整焊接角度的焊接夹具，并经过多次的论证和修改，最终确立了设计方案。
2可自由调整焊接角度的焊接夹具结构设计
本文设计的夹具是一种能够将焊件以一定角度准确定位和可靠夹紧，便于焊件进行装配和焊接，保证焊件结构精度的装置。焊接夹具结构示意图如图1所示，其中的卡具结构示意图如图2所示。
焊接夹具组成和工作原理如下：大旋钮13与丝杠5连接为一体；丝杠套6与连杆4、连杆4与左支撑臂2、连杆4与右支撑臂3、底座1与左支撑臂2、底座1与右支撑臂3均为销钉连接，互相之间可以转动；丝杠5与底座1为轴孔连接，但通过卡簧7的约束使得丝杠5与底座1只能转动；丝杠套6的内螺纹与丝杠5的外螺纹形成螺纹连接，通过旋转大旋钮13带动丝杠5旋转，由于丝杠5的外螺纹相对于丝杠套6的内螺纹发生转动使得丝杠套6沿丝杠5的轴线方向移动，从而带动连杆4运动和左支撑臂2、右支撑臂3的旋转，形成一个连杆机构，即通过控制大旋钮13的旋转进而控制左支撑臂2和右支撑臂3的夹角，而且丝杠5与丝杠套6螺纹连接，可实现左支撑臂2和右支撑臂3夹角的自锁，防止因外力作用使左支撑臂2和右支撑臂3的夹角改变。
左支撑臂2和右支撑臂3左右对称，本文只对右支撑臂进行进一步分析。如图1、图2所示，卡具通过螺钉固定在右支撑臂3上，卡具夹片10、卡具支座8、卡具丝杠9、小旋钮12与右支撑臂3组成一个小型夹具，小旋钮12与卡具丝杠9连接为一体，卡具丝杠9与卡具支座8的支板11上的螺纹孔为螺纹连接，卡具丝杠9与卡具支座8的支板上的螺纹孔只能相对转动，卡具夹片10与卡具支座8连接形成移动副，通过旋转小旋钮12来控制卡具夹片10沿卡具丝杠9轴线方向移动，从而使卡具夹片10与右支撑臂3夹紧焊接件。卡具夹片10与卡具支座8的底板14通过导轨槽16的配合形成简易的直线导轨，以增加夹具的稳定性和强度。在对两焊接件以一定夹角焊接时，可将其分别固定在左、右两边的卡具上，然后通过旋转大旋钮13将左支撑臂2和右支撑臂3的夹角调整到所需角度而后进行焊接操作。
3 结语
这种可自由调整焊接角度的焊接夹具，经过多次的论证和修改最终确立了设计方案。随后我们用三维软件建立了该夹具的模型，进行了运动仿真分析，证实了结构设计的合理性。这种夹具操作简便、占地小、携带方便，当单件或小批量焊接时，夹具可为焊接定位提供极大的方便和有力的保障，提高工作效率。我们已经将该设计方案向中国国家知识产权局提交了专利申请，并获得了专利授权。该专利名称为：一种可自由调整焊接角度的焊接夹具，专利号：ZL201520035227.X。下一步我们将由理论研究阶段转向实践验证阶段，取早日试制样机。
