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        一種多用途焊接件夾具設(shè)計(jì)

        2020-06-01 13:17:06張琦譚秀萍石娟李凌
        科技與創(chuàng)新 2020年9期
        關(guān)鍵詞:設(shè)計(jì)

        張琦,譚秀萍,石娟,李凌

        一種多用途焊接件夾具設(shè)計(jì)

        張琦,譚秀萍,石娟,李凌

        (中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院,陜西 西安 710089)

        在航空領(lǐng)域進(jìn)行各種電連接器、插接件、元器件等多種焊接件焊接工作時(shí),存在焊接難度大、焊接工藝精度低、操作危險(xiǎn)性高、工作效率低等弊端,設(shè)計(jì)了一種多用途焊接件夾具,改變了以往手持焊接件焊接的工作方式,提高了工作效率,大幅提升了焊接工藝的精度及可靠性,確保了操作者的作業(yè)安全,便于使用和攜帶。

        多用途焊接件;夾具;焊接方式;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        飛機(jī)的電子系統(tǒng)中,電連接器作為一種機(jī)電元件大量用于電氣控制系統(tǒng)中,主要實(shí)現(xiàn)電子、電氣設(shè)備內(nèi)部和設(shè)備之間的電連接和信號(hào)傳遞[1],實(shí)現(xiàn)各個(gè)電氣系統(tǒng)的連接和分離,是構(gòu)成一個(gè)完整系統(tǒng)所必須的基礎(chǔ)元件,其質(zhì)量直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[2]。

        焊接是使用電烙鐵將焊錫熔化,熔化的焊錫冷卻后將電線和接觸偶(或端子)進(jìn)行永久性電氣連接。在焊接作業(yè)中,對(duì)焊料的充填、流動(dòng)、凝固,加熱的溫度、時(shí)間,焊接表面光潔度,焊接點(diǎn)拉脫力等多種要素都有嚴(yán)格的工藝要求,焊接的質(zhì)量決定著信號(hào)傳遞的準(zhǔn)確性或電源品質(zhì)的高低,任何操作環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都有可能導(dǎo)致電子設(shè)備出現(xiàn)故障,從而影響整個(gè)電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行。

        1 焊接現(xiàn)狀分析

        目前,焊接通常采用手持焊接件焊接的工作方式,即用一只手同時(shí)固定住焊接件和電纜,另一只手持電烙鐵進(jìn)行導(dǎo)線和焊接件的焊接。

        焊接時(shí),用手指夾緊焊接件將其調(diào)到微傾斜向上位置,以使熔化的焊錫能流淌到焊線筒底部,而且導(dǎo)線上焊料的流動(dòng)或凝固不能超出裸線線芯的長(zhǎng)度,焊接件接觸體的外部不得有焊料沉積,焊接后焊接筒內(nèi)全部用焊料填滿,而焊料不得流出檢查孔及焊接筒外。焊接時(shí),不僅要確保焊接件的傾斜角度滿足要求,而且不能使焊接件出現(xiàn)明顯晃動(dòng),此外,在焊料完全凝固前必須保持焊接件和電纜相對(duì)靜止,焊接步驟如圖1所示。

        圖1 焊接步驟圖

        這種焊接方式主要存在以下幾方面問題:①當(dāng)焊接件為徑向尺寸和體積較大的電連接器,接觸體的排列數(shù)量密集度比較高時(shí),單只手難以維持焊接時(shí)電連接器的穩(wěn)定狀態(tài),容易產(chǎn)生晃動(dòng)現(xiàn)象,導(dǎo)致焊接方位不易控制。②接觸體和電纜的接觸面貼合不緊密,易導(dǎo)致虛焊、焊瘤、尖銳突起等現(xiàn)象,不合格產(chǎn)品的概率隨之增大,往往需要進(jìn)行返修,尤其是不穩(wěn)定的狀態(tài)導(dǎo)致的虛焊問題卻難以發(fā)現(xiàn),這給電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行帶來了安全隱患。③當(dāng)焊接件為細(xì)小的插接針孔時(shí),焊接的精度要求非常高,焊接方位出現(xiàn)偏差或稍有晃動(dòng)都會(huì)嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量,而且插接針孔屬于金屬導(dǎo)體,具有較好的導(dǎo)熱性,無法用手直接接觸控制焊接件。因此在焊接細(xì)小插接針孔時(shí),通常需要兩個(gè)人配合才能完成工作,一個(gè)人用鉗子夾緊固定住插接針孔,另一個(gè)人進(jìn)行焊接工作,浪費(fèi)了人力資源。④在飛機(jī)上進(jìn)行焊接工作時(shí),由于電子設(shè)備分別安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、較為密集而狹小的區(qū)域內(nèi),這些區(qū)域通常沒有合適的焊接平臺(tái)。操作者在狹窄的空間進(jìn)行焊接工作時(shí),大大增加了焊接的施工難度,如果操作不慎,高溫電烙鐵還會(huì)對(duì)飛機(jī)和人造成傷害,難以保證焊接的工藝質(zhì)量,而且效率低下,需要多次進(jìn)行返修工作。

        綜上所述,采用手持焊接件進(jìn)行焊接的工作方式,弊端主要有工作效率低、焊接作業(yè)難度大、焊接精度低、操作危險(xiǎn)性高、浪費(fèi)人力資源等。為解決這些困難,本文基于CATIA設(shè)計(jì)了一種既能固定多種規(guī)格型號(hào)焊接件,又能適應(yīng)各種工作場(chǎng)地的夾具,一個(gè)人便可高效、精確、安全、可靠地完成焊接工作。

        2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        多用途焊接件夾具主要由底座支撐組件、旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)組件、滑動(dòng)定位組件三部分構(gòu)成。該夾具配有圓形底座,底座上豎直安裝著兩個(gè)支撐座,兩個(gè)旋轉(zhuǎn)支桿裝配在支撐座上端,旋轉(zhuǎn)支桿與支撐座連接處裝有定位銷,可使旋轉(zhuǎn)支桿圍繞支撐座180°旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)支桿頂部固定著兩個(gè)豎直螺桿的導(dǎo)向立柱,導(dǎo)向立柱下端安裝了下滑動(dòng)定位塊,中部安裝了上滑動(dòng)定位塊,上端裝有定位銷。夾具三維圖如圖2所示。

        圖2 夾具三維圖

        在上滑動(dòng)定位塊和下滑動(dòng)定位塊的中間位置分別設(shè)計(jì)有“V”形工藝定位凹槽,運(yùn)用圓周四點(diǎn)壓緊定位的原理,可固定多種規(guī)格尺寸的圓形焊接件,相比運(yùn)用圓周兩點(diǎn)壓緊定位方式,更具有穩(wěn)定性和可靠性,而且不會(huì)損壞、壓傷焊接件,有效地提高了該夾具的安全可靠性和擴(kuò)大了適用范圍。在上、下滑動(dòng)定位塊的兩端設(shè)置了緊密貼合的水平壓緊定位面,當(dāng)焊接件的長(zhǎng)度較小時(shí),選擇單端水平面固定方式,當(dāng)焊接件的長(zhǎng)度較大時(shí),選擇雙端水平面固定方式,可固定多種規(guī)格尺寸的矩形焊接件,適用范圍廣。

        在支撐座和旋轉(zhuǎn)支桿的連接處裝配定位銷,可使旋轉(zhuǎn)支桿圍繞支撐座旋轉(zhuǎn)180°,并定位在其中的任意角度,調(diào)節(jié)焊接件位置和朝向,該旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)不僅能適應(yīng)不同操作者的工作習(xí)慣,還能滿足各種工作場(chǎng)地所需的焊接角度和方位。兩個(gè)導(dǎo)向立柱上端設(shè)置了定位銷,可使兩個(gè)滑動(dòng)定位塊隨著導(dǎo)向立柱上下移動(dòng),調(diào)節(jié)兩者間的距離,使其能固定多種規(guī)格尺寸的焊接件,兩個(gè)滑動(dòng)定位塊的接觸面上裝有絕緣膠皮,而且壓緊程度可調(diào),固定可靠且不會(huì)損傷焊接件。該夾具的三面如圖3所示。

        圖3 夾具三面圖

        3 使用方法

        使用該焊接件夾具進(jìn)行焊接,焊接前將夾具放置在穩(wěn)定的工作區(qū)域,再根據(jù)焊接件的外觀規(guī)格和尺寸大小,在兩個(gè)滑動(dòng)定位塊之間選擇合適的固定位置,圓形焊接件一般選在“V”形凹槽位置,矩形焊接件一般選擇水平壓緊位置,然后調(diào)節(jié)擰松導(dǎo)向立柱上的定位銷,使兩滑動(dòng)定位塊間的距離略大于焊接件的大小;將焊接件放置在固定位置上,再調(diào)節(jié)兩導(dǎo)向立柱上定位銷,利用定位塊壓緊焊接件,壓緊程度以焊接件和夾具固定可靠、不會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)、不會(huì)壓傷焊接件為準(zhǔn);最后擰松兩旋轉(zhuǎn)支桿處的定位銷,調(diào)整焊接件接觸體的角度,旋轉(zhuǎn)到方便焊接操作的角度后,擰緊兩旋轉(zhuǎn)支桿的定位銷,焊接件穩(wěn)定可靠地固定在夾具上后,即可進(jìn)行焊接操作。在完成焊接操作、焊點(diǎn)無質(zhì)量問題后,只需擰松兩導(dǎo)向立柱上的定位銷,即可取下焊接件,整個(gè)焊接工作結(jié)束。

        4 設(shè)計(jì)特點(diǎn)及應(yīng)用效果

        該夾具設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下:為固定多種規(guī)格尺寸的圓形焊接件,運(yùn)用圓周四點(diǎn)壓緊定位的原理,設(shè)計(jì)有“V”形工藝定位凹槽;為固定多種規(guī)格尺寸的矩形焊接件,裝配有緊密貼合的水平壓緊定位面;設(shè)計(jì)裝配了180°的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),可調(diào)節(jié)焊接件與操作者地角度,可適應(yīng)操作者的工作習(xí)慣,滿足各種工作場(chǎng)地所需的焊接角度和方位;圓形底座的設(shè)計(jì),保證了焊接時(shí)焊接件的固定穩(wěn)定性;兩個(gè)滑動(dòng)定位塊的間距調(diào)節(jié)設(shè)計(jì),既可調(diào)節(jié)壓緊程度,又可固定多種規(guī)格尺寸的焊接件;在焊接件的壓緊接觸面上配有絕緣膠皮,確??煽抗潭ê附蛹也粔簜麚p壞焊接件。

        該夾具具有操作方便靈活、工作效率高、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn),解決了目前焊接方式存在的操作危險(xiǎn)性高、焊接難度大、焊接精度低、浪費(fèi)人力資源等問題。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        多用途焊接件夾具可廣范應(yīng)用在多種焊接件的焊接工作中,解決了以往焊接方式出現(xiàn)的種種難題,確保焊接件的可靠性和穩(wěn)定性,提高了焊接的工藝精度,降低了焊接的難度和焊接操作的危險(xiǎn)性,同時(shí)大幅提高了工作效率,能夠適應(yīng)不同操作者的工作習(xí)慣,滿足各種工作場(chǎng)地所需的焊接角度和方位,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、適用性廣、便于攜帶。極大改善了焊接的工作方式,提高了焊接作業(yè)的質(zhì)量和效率,可推廣到其他行業(yè)領(lǐng)域的電器焊接作業(yè)中。

        [1]楊?yuàn)^為.軍用電連接器接觸件的技術(shù)集成創(chuàng)新[J].機(jī)電元件,2019,34(5):31-37.

        [2]靳方建.電連接器接觸件可靠性分析與高溫插拔實(shí)驗(yàn)[D].杭州:浙江理工大學(xué),2012.

        TG75

        A

        10.15913/j.cnki.kjycx.2020.09.044

        2095-6835(2020)09-0108-02

        張琦(1991—),男,陜西周至人,工程師,主要從事試驗(yàn)機(jī)電氣改裝研究。譚秀萍(1966—),女,陜西臨潼人,高級(jí)工程師,主要從事試驗(yàn)機(jī)電氣改裝研究。石娟(1973—),女,陜西三原人,主要從事試驗(yàn)機(jī)電氣改裝研究。李凌(1988—),女,陜西西安人,主要從事試驗(yàn)機(jī)電氣改裝研究。

        〔編輯:嚴(yán)麗琴〕

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