14 t摩擦焊机夹具的优化设计研究

赵旭东，李卫民

(辽宁工业大学 机械工程与自动化学院，锦州 121001)

现今，在汽车零部件设计过程中，为满足其轻量化设计的需求，往往轴类零件多采用空心结构.在零件加工过程中，多数企业摒弃了原有的深孔钻削以及埋弧焊接的加工方法，而改用更加经济、绿色、高效的摩擦焊接技术[1-2].相关产品以活塞杆、石油钻杆、花键轴和汽车轮胎扳手等为代表，观察上述产品外形可以得出，其外形特征主要表现为直径多变、成品长度不一，但均为长轴类零件.因此，为实现以上产品的摩擦焊接加工，设计具有一定通用性的焊接夹具是极为必要的.文献[3]中设计了一种焊接有色金属的防夹伤移动夹具.文献[4]中设计了一种用于焊接过程中手工上料时防夹伤移动夹具.文献[5-6]中焊机移动端夹具主要采用成型V型块或是与焊接件形状相同的专用夹具.

本文综合了国内外摩擦焊接移动端夹具的应用现状，对移动端夹具进行了结构设计，并依据夹紧力大小运用有限元分析软件对夹具体进行了刚度与强度的校核.而后依据其静力学结果对夹具体进行了拓扑优化分析，对冗余结构进行了去除，完成了夹具体的轻量化设计.

1 焊机移动端夹具的结构设计

在摩擦焊接工艺中，旋转侧零件通常采用液压夹盘或弹簧夹头夹持，而移动端零件多采用V型块进行装夹.当采用V型块夹持较长的焊件时，夹具与焊件的接触面积较小，在焊接过程中当摩擦扭矩……