一种控制薄壁零件焊接变形的工装的制作方法

本实用新型属于焊接相关设备领域，更具体地，涉及一种控制薄壁零件焊接变形的工装。

背景技术：

薄壁件在机械行业中司空见惯，如薄壁壳体零件、薄壁筒状零件等。在航天军工方面，为了减小零件的重量，钛合金薄壁零件应用比较广泛。此种零件强度高、质量轻，但是给机械加工带来较大难度，尤其在钛合金薄壁件的焊接方面。

现有技术中对薄壁件的焊接已经做出了一些研究，例如，CN201520630269.8公开了一种薄壁零件的工装，其包括模体、上压板等零件，工作时上压板压紧零件以达到控制焊接变形的目的。然而，进一步的研究，上述现有技术仍然存在以下的缺陷或不足：当焊接零件有沉台时工装不能够满足控制变形的需求，沉台部分易变形；当壁厚特别薄时，如焊接厚度只有0.5时，焊接变形无发得到控制；该工装不能充当热处理夹具使用，焊接后热处理时容易造成零件变形。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种控制薄壁零件焊接变形的工装，可有效解决该薄壁零件的焊接难题，控制了焊接变形。

为实现上述目的，按照本实用新型，提供了一种控制薄壁零件焊接变形的工装，其特征在于，包括由前固定板、后固定板、左固定板和右固定板共同构成的外支撑框架，以用于容纳待加工薄壁零件，其中，

所述前固定板、后固定板、左固定板和右固定板均竖直设置，并且两两之间存在间隙，以便于薄壁零件焊接形成焊缝；

所述框架壳体结构内设置有多个内支撑框架，以用于与所述外支撑框架配合夹紧待加工薄壁零件；

所述工装还包括多个弓形夹，以夹住固定所述外支撑框架；

所述内支撑框架上设置有多个凸台，以用于伸入待加工薄壁零件的凹槽内对所述待加工薄壁零件进行压紧和定位。

优选地，所述前固定板、后固定板、左固定板和右固定板均由厚度为15mm的钢板制成。

优选地，所述前固定板、后固定板、左固定板和右固定板上分别设置有方形通孔，以便于待加工薄壁零件的焊接。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本实用新型通过对工装进行了优化设计，工装用较厚钢板进行制作，焊接时充分吸收焊接热量减缓了焊接变形；工装的前后固定板、左右固定板均有凸台结构，这样保证所有凹凸面与工装贴死，不存在薄板的局部、整体变形。

2)本实用新型所设计的工装还可以充当热处理夹具用。薄板焊接时焊接应力对零件结构影响较大，焊接完毕后应对零件进行热处理去除焊接应力。该工装用了弓形夹固定，装夹可靠，并且工装体积不大，便于移动，工装可直接放进热处理炉。薄壁件热处理后状态稳定，薄板平面度得到有效控制。

附图说明

图1a～图1d分别是电池壳体的主视图、俯视图、仰视图和立体图；

图2是电池壳体前侧板的示意图；

图3是本实用新型的结构图；

图4a、图4b分别是内支撑框架的其中一个板材的主视图和侧视图；

图5是工装压紧电池壳体的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照各附图，一种控制薄壁零件焊接变形的工装，包括由前固定板1、后固定板2、左固定板3和右固定板4共同构成的外支撑框架，以用于容纳待加工薄壁零件，其中，

所述前固定板1、后固定板2、左固定板3和右固定板4均竖直设置，并且两两之间存在间隙，以便于薄壁零件焊接形成焊缝；

所述框架壳体结构内设置有多个内支撑框架5，以用于与所述外支撑框架配合夹紧待加工薄壁零件；

所述工装还包括多个弓形夹，以夹住固定所述外支撑框架；

所述内支撑框架5上设置有多个凸台51，以用于伸入待加工薄壁零件的凹槽内对所述待加工薄壁零件进行压紧和定位。

进一步，所述前固定板1、后固定板2、左固定板3和右固定板4均由厚度为15mm的钢板制成。

进一步，所述前固定板1、后固定板2、左固定板3和右固定板4上分别设置有方形通孔，以便于待加工薄壁零件的焊接。

本实施例中待加工零件为电池壳体，其结构图如图1a～图1d，包括左侧板100、右侧板200、中隔板300、前侧板400、后侧板500和底板600等。前侧板400和后侧板均为TC4材料和2mm厚的薄板加工而成，其中最薄部分为0.5mm，焊接时，容易产生变形。TC4钛合金塑性特别差，变形后无法采用机械校正的方法进行校形，只能通过控制焊接变形来达到防止变形的目的，因此要求工装固定可靠。

本工装具有前固定板1、后固定板2、内支撑框架5、左固定板3、右固定板4和弓形夹(图中未示出)；零件焊接前用工装装夹固定。安装好后利用8对弓形夹将所有工装固定。焊缝位置裸漏在工装外，便于焊接，其它所有能够压紧的位置全部压紧。

焊接时先用氩弧焊接电池壳体的前侧板400和后侧板500的两条焊缝700，这两条焊缝对零件产生的焊接变形最大。优选焊接时可以让零件在自由状态下将应力得到充分释放。然后再焊接四周的4条边焊缝800，再可以焊接底板600上的底焊缝900。

工装中前固定板1和后固定板2采用厚度为15mm的钢板制成。由于钢板较厚，焊接时可以充分吸收焊接热量，减小了温度对零件的冲击，可以一定程度上缓解焊接变形。内支撑框架具有凸台51，工装压紧后可以将电池壳体的前侧板400和后侧板压紧，因此电池壳体在焊接时不会存在局部变形。尤其是在壁厚只有0.5mm的薄壁部分，焊接变形能够得到有效控制。工装压紧后的结构图如图5，除了焊缝，其它零件前每个部分均被压紧，很好的控制了焊接变形。

焊接完毕后，由于焊接后的零件存在焊接应力，必须进行热处理。对于这种薄壁零件，热处理会造成零件变形。因此在热处理时候必须将工装与零件一同放进热处理炉，热处理完毕后在自然状态下冷却，然后出炉。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。