專利名稱：一種琴鍵式夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料激光焊接領(lǐng)域中的工件夾具，具體地說是一種琴鍵式夾具。
背景技術(shù)：
塑料激光焊接要求是兩個塑料工件的焊接面必須無縫緊密的接合在一起，這樣焊接才能牢固。由于塑料尺寸穩(wěn)定性差，易變形的特性，所以塑料零件的尺寸與圖紙上的尺寸有一定差別。目前，國內(nèi)塑料激光焊接領(lǐng)域所用的夾具大多采用傳統(tǒng)的夾緊技術(shù)，存在的問題是不能根據(jù)每個塑料工件的實際尺寸來精確調(diào)整兩個工件焊接面之間的夾緊量，結(jié)果是夾緊后在兩個工件的焊接面之間有縫隙。這類夾具的缺點是不能將兩個塑料工件的焊接面緊密夾緊，造成焊接效果不理想，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，焊后工件的密封性不好，不適用于工件尺寸有差異的批量焊接工況。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述無法根據(jù)塑料工件的實際尺寸調(diào)整兩個工件焊接面之間夾緊量的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種琴鍵式夾具。該夾具用于夾緊塑料工件，可以調(diào)整夾緊力。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:本發(fā)明包括上夾具及下夾具，其中上夾具包括上夾具底板及安裝在上夾具底板上的琴鍵片組件，所述琴鍵片組件及下夾具上分別開有與被焊接的塑料工件外輪廓形狀相對應(yīng)的通孔，琴鍵片組件的通孔邊緣向外開有條形槽，相鄰條形槽之間形成壓緊塑料工件的琴鍵壓片，各琴鍵壓片靠近通孔的自由端自由彎曲、壓緊在塑料工件的邊緣，每個琴鍵壓片對應(yīng)一個安裝在上夾具底板上的第一頂絲，通過旋擰第一頂絲調(diào)整各琴鍵壓片壓緊塑料工件的壓緊程度。其中:在所述琴鍵片組件上，與塑料工件變形量大、焊接面之間裝配有零件的部位相對應(yīng)處設(shè)有琴鍵塊，所述琴鍵塊的一端安裝在琴鍵片組件上，另一端壓緊在塑料工件的邊緣，通過安裝在上夾具底板上的第二頂絲調(diào)整琴鍵塊壓緊塑料工件的壓緊程度；所述上夾具底板上通過連接板連接有壓緊在塑料工件中間部位的壓板；所述連接板固接在上夾具底板上，壓板通過螺桿與連接板連接，所述壓板與連接板相對的表面開有凹槽，該凹槽內(nèi)容置有套設(shè)在所述螺桿上的彈簧，該彈簧一端與凹槽的底面相連，另一端與連接板連接；所述壓板的形狀與塑料工件的外輪廓形狀相同，壓板的邊緣壓緊在塑料工件上、并留出塑料工件的焊接區(qū)域及被上、下夾具夾緊的區(qū)域；在所述連接板上安裝有調(diào)整壓板邊緣壓緊塑料工件壓緊程度的第三頂絲；所述琴鍵片組件包括多層琴鍵片，琴鍵片的層數(shù)根據(jù)被焊接的塑料工件確定；所述琴鍵片組件包括由下至上設(shè)置的第一 七層琴鍵片，其中第七層琴鍵片與上夾具底板接觸，所述琴鍵壓片開設(shè)在第一 三層琴鍵片上、為層疊狀，即第三層琴鍵片的端部壓在第二層琴鍵片上、第二層琴鍵片的端部壓在第一層琴鍵片上，第一層琴鍵片的端部壓在塑料工件的邊緣；所述第四層琴鍵片及第六層琴鍵片的材質(zhì)為LY12，其余五層琴鍵片的材質(zhì)為彈簧鋼；所述琴鍵塊包括第一琴鍵塊及第二琴鍵塊，其中第一琴鍵塊安裝在第七層琴鍵片上，第二琴鍵塊安裝在第五層琴鍵片上；所述第二琴鍵塊為多個、并排設(shè)置，第一琴鍵塊及第二琴鍵塊均為由連接部及壓緊部組成的“L”形結(jié)構(gòu)，其中連接部與琴鍵片連接，壓緊部壓緊在塑料工件的邊緣上；所述第一琴鍵塊的壓緊部與第二琴鍵塊的連接部平行，第二琴鍵塊的壓緊部與第一琴鍵塊的連接部平行；所述第四層琴鍵片及第六層琴鍵片的材質(zhì)為LY12，其余五層琴鍵片的材質(zhì)為彈簧鋼。本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為:1.在批量焊接時每個塑料工件變形量都有些差異，本發(fā)明采用琴鍵式夾具，利用猶如鋼琴琴鍵一樣的琴鍵壓片可以牢固地夾緊塑料工件。2.在變形量較大的地方，本發(fā)明采用了琴鍵塊壓緊，琴鍵塊比琴鍵壓片能夠承受較大的壓緊力，利用琴鍵塊壓緊，焊接面處的壓緊力大，焊接效果較好。3.本發(fā)明還考慮到塑料工件自身受力角度，在塑料工件中間設(shè)有壓板，在塑料工件四周壓緊的同時，壓板將與塑料工件中間部位接觸，使塑料工件均勻受力，起到平衡壓緊力和消除焊后變形的作用。4.本發(fā)明便于調(diào)試，夾具每一點的夾緊力是可調(diào)的，根據(jù)不同的要求調(diào)整合適的夾緊力，從而達到最佳的焊接條件。5.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，有利于推廣應(yīng)用。6.本發(fā)明互換性較好，通過調(diào)整琴鍵片的安裝順序，轉(zhuǎn)換為外形與其對稱的夾具，可以夾緊多種對稱工件。7.本發(fā)明通用性較好，根據(jù)不同的工件外形結(jié)構(gòu)，可以變換，改動琴鍵片和琴鍵塊的壓緊方式，達到理想的夾緊狀態(tài)。
圖1為安裝有本發(fā)明琴鍵式夾具的塑料激光焊接機主機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明上夾具的立體結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖3為本發(fā)明上夾具的立體結(jié)構(gòu)示意圖之二；圖4為本發(fā)明下夾具的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明塑料工件外輪廓示意圖；圖6為本發(fā)明上夾具中琴鍵片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明琴鍵片壓緊塑料工件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明上夾具中琴鍵塊壓塑料工件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明壓板連接示意圖；其中:I為琴鍵式夾具，2為上夾具底板，3為琴鍵片組件，4為壓板，5為琴鍵壓片，6為第一琴鍵塊,7為第二琴鍵塊,8為條形槽,9為第一頂絲，10為第二頂絲，11為螺釘,12為螺母，13為第一層琴鍵片，14為第二層琴鍵片，15為第三層琴鍵片，16為第四層琴鍵片，17為第五層琴鍵片，18為第六層琴鍵片，19為第七層琴鍵片，20為塑料工件，21為激光束，22為連接板，23為第三頂絲，24為彈簧，25為螺桿，26為下夾具。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳述。如圖1所示，本發(fā)明安裝在塑料激光焊接機主機上，包括上夾具及下夾具26，其中上夾具固定不動，下夾具26有舉升裝置驅(qū)動升降。上夾具包括上夾具底板2及固定在上夾具底板2上的琴鍵片組件3，琴鍵片組件3包括多層琴鍵片，琴鍵片的層數(shù)根據(jù)被焊接的塑料工件20確定。琴鍵片組件3及下夾具26上分別開有與被焊接的塑料工件20外輪廓形狀相對應(yīng)的通孔，琴鍵片組件3的通孔邊緣向外開有條形槽8，相鄰條形槽8之間形成壓緊塑料工件20的琴鍵壓片5，各琴鍵壓片5靠近通孔的自由端能夠自由彎曲，壓緊在塑料工件20的邊緣，猶如鋼琴的琴鍵一樣；每個琴鍵壓片5對應(yīng)一個安裝在上夾具底板2上的第一頂絲9，通過旋擰第一頂絲9調(diào)整各琴鍵壓片5壓緊塑料工件20的壓緊程度。由于塑料工件20的外形比較復(fù)雜，并且在焊接兩個工件之前要放一個小零件在兩者之間，所以該處的變形比較大，為了達到較好地夾緊效果，采用了琴鍵塊壓緊的方式，即在琴鍵片組件3上，與塑料工件20變形量大、焊接面之間裝配有零件的部位相對應(yīng)處設(shè)有琴鍵塊，琴鍵塊的一端安裝在琴鍵片組件3上，另一端壓緊在塑料工件20的邊緣，通過安裝在上夾具底板2上的第二頂絲10調(diào)整琴鍵塊壓緊塑料工件20的壓緊程度。在設(shè)計夾具時，除了考慮壓緊效果外，還從塑料工件20自身受力角度分析，認為塑料工件20在四周邊緣均壓緊的情況下，中間會向上凸起，造成焊后有殘余應(yīng)力。本發(fā)明在上夾具底板2上通過連接板22連接有壓緊在塑料工件20中間部位的壓板4，壓板4主要起平衡壓緊力和消除焊后變形的作用。連接板22固接在上夾具底板2上，壓板4通過螺桿25與連接板22連接，壓板4與連接板22相對的表面開有凹槽，該凹槽內(nèi)容置有套設(shè)在螺桿25上的彈簧24，該彈簧24 —端與凹槽的底面相連，另一端與連接板22連接；所述壓板4的形狀與塑料工件20的外輪廓形狀相同，壓板4的邊緣壓緊在塑料工件20上、并留出塑料工件20的焊接區(qū)域及被上、下夾具夾緊的區(qū)域；在連接板22上安裝有調(diào)整壓板4邊緣壓緊塑料工件20壓緊程度的第三頂絲23。塑料激光焊接機的焊接對象主要是尺寸變形量較大的塑料工件，以焊接車鎖為例，如圖2 9所示，本實施例的琴鍵片組件3包括由下至上設(shè)置的第一 七層琴鍵片13 19，即第一層琴鍵片13位于最下方，其余六層依次由下往上設(shè)置，第七層琴鍵片19與上夾具底板2接觸；其中的第四層琴鍵片16及第六層琴鍵片18的材質(zhì)為LY12，其余五層琴鍵片的材質(zhì)為彈簧鋼，彈簧鋼的特點是有較好的彈性；第四層琴鍵片16及第六層琴鍵片18起到間隔作用，加大距離。為了能夠承受較大的壓緊力，需要比較厚的琴鍵片，而琴鍵片較厚又不利于彎曲，因此將各層琴鍵片的厚度設(shè)計在I 2mm之內(nèi)。七層琴鍵片的中央均開有與被焊接的塑料工件20外輪廓形狀相對應(yīng)的通孔，其中第一 三層琴鍵片13 15的通孔邊緣向外開有條形槽8，相鄰條形槽8之間形成壓緊塑料工件20的琴鍵壓片5，每個琴鍵壓片都壓緊在塑料工件20的邊緣上；第一 三層琴鍵片13 15上的琴鍵壓片5為層疊狀，即第三層琴鍵片15的端部壓在第二層琴鍵片14上、第二層琴鍵片14的端部壓在第一層琴鍵片13上，第一層琴鍵片13的端部壓在塑料工件20的邊緣，只能第一層琴鍵片13上的琴鍵壓片是與塑料工件20接觸。各琴鍵壓片5靠近通孔的自由端能夠自由彎曲，壓緊在塑料工件20的邊緣，猶如鋼琴的琴鍵一樣；每個琴鍵壓片5對應(yīng)一個安裝在上夾具底板2上的第一頂絲9，通過旋擰第一頂絲9調(diào)整各琴鍵壓片5的彎曲程度，即可改變壓緊塑料工件20的壓緊程度，進而可以改變不同點的塑料工件夾緊的程度，使上下兩個塑料工件緊密接合；第一頂絲9頂在第三層琴鍵片15上，這樣在第一頂絲9壓緊第三層琴鍵片15時，第一 三層琴鍵片13 15之間彎曲有相對位移，便于彎曲壓緊；而第一頂絲9頂在第三層琴鍵片15上，壓緊力層層傳遞，每層分擔(dān)一部分，既保證了壓緊效果，又有利于琴鍵片均勻受力。由于車鎖的塑料工件的外形比較復(fù)雜，并且在焊接兩個工件之前需要在彎曲部位放一個小零件在兩個工件之間，所以該部位的變形比較大。為了達到較好的夾緊效果，本實施例在第七層琴鍵片19的下表面固接一個第一琴鍵塊6，在第五層琴鍵片17的下表面通過螺釘11固接三個并排設(shè)置的第二琴鍵塊7 ;設(shè)置琴鍵塊是考慮到此處的壓緊力很大，而琴鍵塊比琴鍵片能夠承受較大的壓緊力；第一琴鍵塊6及第二琴鍵塊7均為由連接部及壓緊部組成的“L”形結(jié)構(gòu)，其中連接部與琴鍵片連接，壓緊部壓緊在塑料工件20的邊緣上；第一琴鍵塊6的壓緊部與第二琴鍵塊7的連接部平行，第二琴鍵塊7的壓緊部與第一琴鍵塊6的連接部平行，四個琴鍵塊分別對應(yīng)一個安裝在上夾具底板2上的第二頂絲10，通過旋擰第二頂絲10調(diào)整各琴鍵塊的彎曲程度，壓緊變形較大的塑料工件邊緣。本實施例設(shè)計成七層琴鍵處是為了更好地壓緊塑料工件，無論工件變形量有多大，均能達到最佳的壓緊效果。在設(shè)計車鎖的夾具時，除了考慮壓緊效果外，還從塑料工件20自身受力角度分析，認為塑料工件20在四周邊緣均壓緊的情況下，中間會向上凸起，造成焊后有殘余應(yīng)力。所以，設(shè)計了一塊壓板4，在塑料工件四周壓緊的同時，壓板4將與塑料工件的中間部位接觸，使塑料工件均勻受力。具體結(jié)構(gòu)為:在上夾具底板2上通過連接板22連接有壓緊在塑料工件20中間部位的壓板4，連接板22固接在上夾具底板2上，壓板4通過螺桿25與連接板22連接，壓板4與連接板22相對的上表面開有凹槽，螺桿25的一端由所述凹槽插入并與壓板4螺紋連接，另一端由連接板22上開設(shè)的光孔穿出，備緊螺母限位；在所述凹槽內(nèi)容置有套設(shè)在螺桿25上的彈簧24，該彈簧24 —端與凹槽的底面相連，另一端與連接板22的下表面連接；所述壓板4的形狀與塑料工件20的外輪廓形狀相同、尺寸略小一些，壓板4的邊緣壓緊在塑料工件20上，并留出塑料工件20的焊接區(qū)域及被上、下夾具夾緊的區(qū)域；在連接板22上安裝有調(diào)整壓板4邊緣壓緊塑料工件20壓緊程度的第三頂絲23。本發(fā)明調(diào)整琴鍵壓片的第一頂絲9及調(diào)整琴鍵塊的第二頂絲10均安裝在上夾具底板2上，第一頂絲9的下端頂在第三層琴鍵片15上，第二頂絲10的下端分別頂在第五、七層琴鍵片17、19上；第一頂絲9及第二頂絲10的上端由上夾具底板2穿出，用螺母12擰緊。調(diào)整壓板4的第三頂絲23安裝在連接板22上，第三頂絲23的下端頂在壓板4上，上端由連接板22穿出，用螺母擰緊。本發(fā)明的工件原理為:先將兩個塑料工件20合好后放到下夾具26上，然后下夾具26舉升，將兩個塑料工件20的接合面(焊接面)通過琴鍵壓片5、琴鍵塊及壓板4壓緊；調(diào)整頂絲，使琴鍵壓片
5、琴鍵塊及壓板4與塑料工件緊密接觸，焊接面無縫隙。夾緊后，即可用激光束21進行焊接。本發(fā)明基于彈力壓緊的原理，利用頂絲通過頂壓琴鍵壓片、琴鍵塊來夾緊塑料工件的結(jié)構(gòu)，夾緊牢固，焊后工件密封性好，易于批量生產(chǎn)，對工件外形尺寸要求較低。雖然在批量焊接時，每個塑料工件變形量都有些差異，但通過調(diào)整頂絲能夠很好地將琴鍵壓片、琴鍵塊及壓板壓緊塑料工件，焊接無縫隙。另外，本發(fā)明便于調(diào)試，在首次使用時，先將塑料工件夾緊，之后用內(nèi)六角扳手先后旋動每個頂絲直到扳不動為止，然后再反方向旋動兩圈后，開始焊接，同時根據(jù)焊接效果再旋動焊接不牢處的頂絲，直至達到要求。最后用螺母鎖緊。
權(quán)利要求
1.一種琴鍵式夾具，其特征在于:包括上夾具及下夾具(26)，其中上夾具包括上夾具底板(2)及安裝在上夾具底板(2)上的琴鍵片組件(3)，所述琴鍵片組件(3)及下夾具(26)上分別開有與被焊接的塑料工件(20)外輪廓形狀相對應(yīng)的通孔，琴鍵片組件(3)的通孔邊緣向外開有條形槽(8)，相鄰條形槽(8)之間形成壓緊塑料工件(20)的琴鍵壓片(5)，各琴鍵壓片(5)靠近通孔的自由端自由彎曲、壓緊在塑料工件(20)的邊緣，每個琴鍵壓片(5)對應(yīng)一個安裝在上夾具底板(2)上的第一頂絲(9)，通過旋擰第一頂絲(9)調(diào)整各琴鍵壓片(5)壓緊塑料工件(20)的壓緊程度。
2.按權(quán)利要求1所述的琴鍵式夾具，其特征在于:在所述琴鍵片組件(3)上，與塑料工件(20)變形量大、焊接面之間裝配有零件的部位相對應(yīng)處設(shè)有琴鍵塊，所述琴鍵塊的一端安裝在琴鍵片組件(3)上，另一端壓緊在塑料工件(20)的邊緣，通過安裝在上夾具底板(2)上的第二頂絲(10)調(diào)整琴鍵塊壓緊塑料工件(20)的壓緊程度。
3.按權(quán)利要求1或2所述的琴鍵式夾具，其特征在于:所述上夾具底板(2)上通過連接板(22)連接有壓緊在塑料工件(20)中間部位的壓板(4)。
4.按權(quán)利要求3所述的琴鍵式夾具，其特征在于:所述連接板(22)固接在上夾具底板(2)上，壓板(4)通過螺桿(25)與連接板(22)連接，所述壓板(4)與連接板(22)相對的表面開有凹槽，該凹槽內(nèi)容置有套設(shè)在所述螺桿(25)上的彈簧(24)，該彈簧(24) —端與凹槽的底面相連，另一端與連接板(22)連接；所述壓板(4)的形狀與塑料工件(20)的外輪廓形狀相同，壓板(4)的邊緣壓緊在塑料工件(20)上、并留出塑料工件(20)的焊接區(qū)域及被上、下夾具夾緊的區(qū)域；在所述連接板(22)上安裝有調(diào)整壓板(4)邊緣壓緊塑料工件(20)壓緊程度的第三頂絲(23)。
5.按權(quán)利要求3所述的琴鍵式夾具，其特征在于:所述琴鍵片組件(3)包括多層琴鍵片，琴鍵片的層數(shù)根據(jù)被焊接的塑料工件(20)確定。
6.按權(quán)利要求5所述的琴鍵式夾具，其特征在于:所述琴鍵片組件(3)包括由下至上設(shè)置的第一 七層琴鍵片(13 19)，其中第七層琴鍵片(19)與上夾具底板(2)接觸，所述琴鍵壓片(5)開設(shè)在第一 三層琴鍵片(13 15)上、為層疊狀，即第三層琴鍵片(15)的端部壓在第二層琴鍵片(14)上、第二層琴鍵片(14)的端部壓在第一層琴鍵片(13)上，第一層琴鍵片(13)的端部壓在塑料工件(20)的邊緣；所述第四層琴鍵片(16)及第六層琴鍵片(18)的材質(zhì)為LY12，其余五層琴鍵片的材質(zhì)為彈簧鋼。
7.按權(quán)利要求6所述的琴鍵式夾具，其特征在于:所述琴鍵塊包括第一琴鍵塊(6)及第二琴鍵塊(7)，其中第一琴鍵塊(6)安裝在第七層琴鍵片(19)上，第二琴鍵塊(7)安裝在第五層琴鍵片(17)上。
8.按權(quán)利要求7所述的琴鍵式夾具，其特征在于:所述第二琴鍵塊(7)為多個、并排設(shè)置，第一琴鍵塊(6)及第二琴鍵塊(7)均為由連接部及壓緊部組成的“L”形結(jié)構(gòu)，其中連接部與琴鍵片連接，壓緊部壓緊在塑料工件(20)的邊緣上。
9.按權(quán)利要求8所述的琴鍵式夾具，其特征在于:所述第一琴鍵塊￠)的壓緊部與第二琴鍵塊(7)的連接部平行，第二琴鍵塊(7)的壓緊部與第一琴鍵塊￠)的連接部平行。
10.按權(quán)利要求6所述的琴鍵式夾具，其特征在于:所述第四層琴鍵片(16)及第六層琴鍵片(18)的材質(zhì)為LY12，其余五層琴鍵片的材質(zhì)為彈簧鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及塑料激光焊接領(lǐng)域中的工件夾具，具體地說是一種琴鍵式夾具，包括上、下夾具，上夾具包括上夾具底板及安裝在其上的琴鍵片組件，琴鍵片組件及下夾具上分別開有與被焊接的塑料工件外輪廓形狀相對應(yīng)的通孔，琴鍵片組件的通孔邊緣向外開有條形槽，相鄰條形槽之間形成壓緊塑料工件的琴鍵壓片，各琴鍵壓片靠近通孔的自由端自由彎曲、壓緊在塑料工件的邊緣，每個琴鍵壓片對應(yīng)一個安裝在上夾具底板上的第一頂絲，通過旋擰第一頂絲調(diào)整各琴鍵壓片壓緊塑料工件的壓緊程度。本發(fā)明在塑料工件的焊接面不平整的情況下，能夠?qū)蓚€工件緊密夾緊，焊接面無縫隙，適合各種外形復(fù)雜的塑料工件焊接，具有調(diào)試簡單，應(yīng)用廣泛，易于批量生產(chǎn)等特點。
文檔編號B29C65/16GK103085273SQ20111033658
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者劉長勇, 柴微, 于海, 程海英 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司