一種多用途焊接件夾具設(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(wú)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(wú)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，確保可靠固定焊接件且不壓傷損壞焊接件。

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〕