固定支板叶片的扩散焊工装夹具的制作方法

1.本实用新型涉及固定支板叶片制造用具技术领域，具体而言，涉及一种固定支板叶片的扩散焊工装夹具。


背景技术：

2.扩散焊是在真空、高温和适度压力条件下，固态材料被焊界面通过接触蠕变、原子扩散、再结晶，实现与母材组织、性能相同的连接界面区域的焊接过程。扩散焊具有最宽泛的适焊材料范围、最宽泛的适焊结构范围、接头性能优异等独特技术优势，在航空航天、核能、电子通信、工具道具领域均有十分广泛的应用前景。
3.固定支板叶片是一种具有中空薄壁结构的发动机进气机匣零部件，是航空发动机的重要部件之一，通常采用扩散焊的方式进行焊接，从而保证固定支板叶片的连接强度和尺寸精度，在现有技术中，通常采用异形石墨或tzm合金夹具装夹工件后，进行扩散焊接，但不是存在易析出挥发性气体、抗压强度有限和脆性高等缺点，就是存在质重、热滞后性大以及价格较高等缺点，对叶片产品的精密、高强扩散焊接产生不良影响。
4.因此，提供一种强度高、质量轻且价廉的扩散焊工装夹具成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种固定支板叶片的扩散焊工装夹具，以解决现有技术中的缺点，具有强度高、热滞后性小且价廉等技术优势，特别适合于固定支板叶片产品的批量生产。
6.本实用新型实施提供了一种固定支板叶片的扩散焊工装夹具，包括盖板、底板和夹层板；所述盖板设置于焊接叶片的上下两侧并与焊接叶片的榫头表面贴合；所述底板设置于焊接叶片表面且与焊接叶片的叶身表面贴合；所述夹层板上开设有多个镂空支撑结构，所述镂空夹层板设置于所述盖板和所述底板之间，且与盖板和底板抵接。
7.进一步地，所述夹层板包括支撑框架、横向支撑筋条和纵向支撑筋条；所述横向支撑筋条和所述纵向支撑筋条两者交叉设置在所述支撑框架内，且横向支撑筋条和纵向支撑筋条两者将所述支撑框架分隔的空间形成所述镂空支撑结构。
8.进一步地，所述横向支撑筋条和所述纵向支撑筋条两者的数量均为多个；所述横向支撑筋条和所述纵向支撑筋条均匀分布于所述支撑框架中。
9.进一步地，所述镂空支撑结构的长度和宽度均在1-50mm之间。
10.进一步地，还包括斜向筋条；所述斜向筋条设置于所述支撑框架内并将每个所述镂空支撑结构切割成两个横截面为三角形的通孔。
11.进一步地，所述支撑框架的边缘的厚度、所述横向支撑筋条的厚度和所述纵向支撑筋条的厚度在1-10mm之间。
12.进一步地，还包括填充板；所述填充板设置于所述盖板和所述夹层板之间，且所述
填充板与所述盖板和夹层板抵接。
13.进一步地，所述填充板的厚度在1-20mm之间。
14.进一步地，所述底板和所述盖板的与焊接叶片的相接面上设置有阻焊层。
15.进一步地，所述盖板和所述底板的厚度在1-20mm之间。
16.有益效果：
17.本实用新型实施例提供了一种固定支板叶片的扩散焊工装夹具，包括盖板、夹层板和底板；盖板设置于焊接叶片的上下两侧并与焊接叶片的榫头表面贴合；底板设置于焊接叶片表面且与焊接叶片的叶身表面贴合；夹层板上开设有多个镂空支撑结构，夹层板设置于盖板和底板之间，且与盖板和底板抵接。
18.具体地，本实用新型采用多层板体组合固定的方式对现有技术中的异形夹具进行替代，通过盖板、夹层板和底板依次叠放的方式对焊接叶片进行装夹，在进行装夹焊接叶片时，盖板能够将叶片的榫头表面覆盖，避免榫头表面与加压设备\焊接平台的直接接触，夹层板对盖板进行支撑并传导压力至底板上，底板与焊接叶片叶身大面积相接，在扩散焊过程中将持续对夹具上下表面进行轴向施压，以实现对叶片的可靠加压，由于夹具位于的中层的夹层板中设置镂空支撑结构，从而实现在焊接过程中，承受并均匀传递焊接压力、减少夹具质量、降低夹具吸热量，十分便于使用。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型实施例提供的固定支板叶片的扩散焊工装夹具的立体结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例提供的固定支板叶片的扩散焊工装夹具的剖面结构示意图；
22.图3为本实用新型实施例提供的固定支板叶片的扩散焊工装夹具的夹层板的立体结构示意图。
23.图标：
24.100-盖板；200-底板；
25.300-夹层板；310-支撑框架；320-镂空支撑结构；330-横向支撑筋条；340-纵向支撑筋条；
26.400-填充板；
27.500-焊接叶片。
具体实施方式
28.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用
新型保护的范围。
29.下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
30.本实施例提供的固定支板叶片的扩散焊工装夹具，如图1-图3所示，包括盖板100、底板200和夹层板300；盖板100设置于焊接叶片500的上下两侧并与焊接叶片500的部分承压表面贴合；底板200设置于焊接叶片500表面且与焊接叶片500的剩余承压表面贴合；夹层板300上开设有多个镂空支撑结构320，夹层板300设置于盖板100和底板200之间，且与盖板100和底板200抵接。
31.由于本实用新型采用多层板体组合固定的方式对现有技术中的异形夹具进行替代，通过盖板100、夹层板300和底板200依次叠放的方式对焊接叶片500进行装夹，因此，在进行装夹焊接叶片500时，盖板100能够将工件的榫头表面覆盖，避免焊接叶片500与加压设备、焊接平台的直接接触，夹层板300对盖板100进行支撑并传导压力至底板200上，通过底板200与焊接叶片500的叶身相接，使得夹具在扩散焊过程中将持续对焊接叶片500进行轴向施压，以实现对工件的可靠加压，由于夹具位于的中层的夹层板300中设置镂空支撑结构320，从而实现承受并均匀传递焊接压力、减少夹具质量、降低夹具吸热量，并且，多层板体组合的结构，使得本实用新型在使用前后便于拆解、移动、根据叶片形状灵活调整，十分便于使用。
32.其中，本实用新型的多层板体可根据不同需求来选择不同材质，在本领域中，常用材质为石墨、tzm合金和工具钢材质，其中，石墨夹具具有质轻、热滞后性小等优点，但是存在易析出挥发性气体、抗压强度有限和脆性高等缺点，而tzm合金或者工具钢夹具具有高温力学性能优异、稳定性高等优点，但是质重、热滞后性大以及价格较高，在本实施例中，盖板100与底板200采用tzm合金材质，能够有效的保证与焊接叶片500、扩散焊设备压板相接触的板材的强度和稳定性，并且，夹层板300采用工具钢材质，由于夹层板300的内部设置有镂空支撑结构320，大大了降低夹层板300的整体质量，且工具钢的价格较低，能够在保证整体强度和稳定性的前提下降低夹具整体的造价，利于大规模生产制造。
33.并且，本实用新型的盖板100与底板200采用tzm合金材质，而夹层板300采用工具钢材质，能够同时实现强度高、热滞后性小且价格较廉价的特点，十分适合于叶板产品的批量焊接生产。
34.需要说明的是，底板200和盖板100的与工件相接的面的形态可根据不同工件的形态而定制使用，在对不同的工件实现扩散焊时，可对底板200和盖板100进行替换，使用与该工件表面形态相对应的盖板100和底板200，从而满足对不同工件的加工需求。
35.在本实施例中，夹层板300包括支撑框架310、横向支撑筋条330和纵向支撑筋条340；横向支撑筋条330和纵向支撑筋条340两者交叉设置在支撑框架310内，且横向支撑筋条330和纵向支撑筋条340两者将支撑框架310分隔的空间形成镂空支撑结构320。
36.横向支撑筋条330和纵向支撑筋条340在支撑框架310内交叉分布，而且在连接后形成横截面为四边形的镂空支撑结构320，支撑框架310、横向支撑筋条330和纵向支撑筋条340在对焊接叶片500进行扩散焊的过程中能够对盖板100和底板200形成有效支撑，使得压力能够均匀的由扩散焊设备压板传导至焊接叶片500的焊接面上，从而完成扩散焊，并且镂空支撑结构320能够在不影响整体强度和稳定性的前提下降低夹层板300的整体质量，在焊接后便于移动夹具取出焊接叶片500，同时减少夹具的蓄热量和热滞后性，提高扩散焊生产
效率。
37.在本实施例中，横向支撑筋条330和纵向支撑筋条340两者的数量均为多个；横向支撑筋条330和纵向支撑筋条340均匀分布于支撑框架310中。
38.多个横向支撑筋条330和纵向支撑筋条340均匀的分布在支撑框架310中，形成大量均匀分布的镂空支撑结构320，并且，扩散焊过程中产生的压力由所有的横向支撑筋条330和纵向支撑筋条340均分，避免扩散焊过程中的压力分布不均匀而导致夹具损坏、焊接失败。
39.其中，横向支撑筋条330和纵向支撑筋条340的数量越多，则压力的分散效果越好，整体结构越稳定，在横向支撑筋条330和纵向支撑筋条340的数量较少时，需加厚横向支撑筋条330、纵向支撑筋条340和支撑框架310的厚度，以保证在受力过程中夹层板300不会因受力不均匀而损坏。
40.在本实施例中，镂空支撑结构320的长度和宽度均在1-50mm之间。
41.经试验获得，镂空支撑结构320的尺寸在此规格下，夹层板300的强度和稳定性较为优异，在扩散焊的过程中能够实现有效支撑，并且，不会因镂空支撑结构320的存在而出现受力不均的情况，夹层板300不易因此而变形、损坏。
42.在本实施例中，还包括斜向夹层板300；斜向夹层板300设置于支撑框架310内并将每个镂空支撑结构320切割成两个横截面为三角形的通孔。
43.斜向夹层板300将横截面为四边形的镂空支撑结构320均分为两个横截面为三角形的通孔，三角形的通孔的支撑能力相较四边形更为优异，能够进一步提升夹层板300的支撑强度和稳定性，并且，斜向夹层板300能够进一步分担压力，使压力更加分散，进一步提升夹层板300的压力传导能力、支撑强度和稳定性。
44.其中，横向支撑筋条330、纵向支撑筋条340和斜向夹层板300之间通过氩弧焊、电子束焊、钎焊等方式焊接为一体结构，使得三者之间的连接十分稳固。
45.作为一种可实施的方式，夹层板300可以采用支撑框架310和单体支撑内板的组合结构，支撑内板上可开设圆形和如六边形等不规则形态的镂空支撑结构320以满足减重效果，也可采用支撑框架310和支撑内板一体化结构以提升夹层板300的稳定性。
46.在本实施例中，支撑框架310的边缘的厚度、横向支撑筋条330的厚度和纵向支撑筋条340的厚度在1-10mm之间。
47.经试验获得，横向支撑筋条330和纵向支撑筋条340的厚度在此范围内时能够实现对底板200和盖板100的有效支撑，并能够很好的传导压力，在使用时，应在保证强度的同时，尽可能的通过减少壁厚及增大横纵间距来实现高镂空率，从而减少夹层板300的整体质量，并实现有效支撑和压力的传导。
48.在本实施例中，还包括填充板400；填充板400设置于盖板100和夹层板300之间，且填充板400与盖板100和夹层板300抵接。
49.填充板400能够在焊接叶片500的厚度较大时补足盖板100与夹层板300之间的空档，从而实现对盖板100的有效支撑和压力的传导，有效避免焊接叶片500的厚度较大时，夹层板300与盖板100之间留有空隙，导致压力无法传导，盖板100失去支撑以致夹具损坏。
50.在本实施例中，填充板400的厚度在1-20mm之间。
51.经多次试验获得，填充板400的厚度在1-20mm范围内时较为适用，其能够适配与大
部分的焊接叶片500的规格，并且，填充板400的强度能够足够实现扩散焊，不会因扩散焊过程中压力过大而变形或损坏，在生产和装配时，应尽可能在此范围内减薄填充板400的厚度以减少夹具整体重量。
52.在本实施例中，底板200和盖板100的与焊接叶片500的相接面上设置有阻焊层。
53.阻焊层能够避免在扩散焊的过程中，底板200和盖板100的与焊接叶片500在高温、焊接压力作用下发生粘连，导致夹具和扩散叶片损坏而无法使用、焊接失败。
54.需要说明的是，本实施例中，阻焊材料为石墨纸，云母等常规阻焊材质。
55.在本实施例中，盖板100和底板200的厚度在1-20mm之间。
56.在扩散焊过程中，盖板100和底板200均需与焊接叶片500进行直接接触并施加压力，因此，需要一定厚度以保证盖板100与底板200的强度，使盖板100和底板200在扩散焊过程中不会因受压力过大而变形、损坏，并且，为避免夹具整体重量过大，需要在保证强度的同时，应尽可能减薄底板200和盖板100的厚度。
57.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种固定支板叶片的扩散焊工装夹具，其特征在于，包括：盖板(100)、底板(200)和夹层板(300)；所述盖板(100)设置于焊接叶片(500)的上下两侧并与焊接叶片(500)的榫头表面贴合；所述底板(200)设置于焊接叶片(500)表面且与焊接叶片(500)的叶身表面贴合；所述夹层板(300)上开设有多个镂空支撑结构(320)，所述夹层板(300)设置于所述盖板(100)和所述底板(200)之间，且与所述盖板(100)和所述底板(200)抵接。2.根据权利要求1所述的固定支板叶片的扩散焊工装夹具，其特征在于，所述夹层板(300)包括支撑框架(310)、横向支撑筋条(330)和纵向支撑筋条(340)；所述横向支撑筋条(330)和所述纵向支撑筋条(340)两者交叉设置在所述支撑框架(310)内，且横向支撑筋条(330)和纵向支撑筋条(340)两者将所述支撑框架(310)分隔的空间形成所述镂空支撑结构(320)。3.根据权利要求2所述的固定支板叶片的扩散焊工装夹具，其特征在于，所述横向支撑筋条(330)和所述纵向支撑筋条(340)两者的数量均为多个；所述横向支撑筋条(330)和所述纵向支撑筋条(340)均匀分布于所述支撑框架(310)中。4.根据权利要求3所述的固定支板叶片的扩散焊工装夹具，其特征在于，所述镂空支撑结构(320)的长度和宽度均在1-50mm之间。5.根据权利要求4所述的固定支板叶片的扩散焊工装夹具，其特征在于，还包括斜向夹层板；所述斜向夹层板设置于所述支撑框架(310)内并将每个所述镂空支撑结构(320)切割成两个横截面为三角形的通孔。6.根据权利要求4所述的固定支板叶片的扩散焊工装夹具，其特征在于，所述支撑框架(310)的边缘的厚度、所述横向支撑筋条(330)的厚度和所述纵向支撑筋条(340)的厚度在1-10mm之间。7.根据权利要求1所述的固定支板叶片的扩散焊工装夹具，其特征在于，还包括填充板(400)；所述填充板(400)设置于所述盖板(100)和所述夹层板(300)之间，且所述填充板(400)与所述盖板(100)和夹层板(300)抵接。8.根据权利要求7所述的固定支板叶片的扩散焊工装夹具，其特征在于，所述填充板(400)的厚度在1-20mm之间。9.根据权利要求1-8中任一项所述的固定支板叶片的扩散焊工装夹具，其特征在于，所述底板(200)和所述盖板(100)的与焊接叶片(500)的相接面上设置有阻焊层。10.根据权利要求1-8中任一项所述的固定支板叶片的扩散焊工装夹具，其特征在于，所述盖板(100)和所述底板(200)的厚度在1-20mm之间。

技术总结
本实用新型实施例提供了一种固定支板叶片的扩散焊工装夹具，涉及固定支板叶片制造工装技术领域，包括盖板、底板和夹层板；盖板设置于焊接叶片的上下两侧并与焊接叶片的榫头表面贴合；底板设置于焊接叶片表面且与焊接叶片的叶身表面贴合；夹层板上开设有多个镂空支撑结构，夹层板设置于盖板和底板之间，且与盖板和底板抵接。本实用新型采用多层板体组合固定的方式对现有技术中的异形夹具进行替代，通过盖板、夹层板和底板依次叠放的方式对焊接叶片进行装夹，由于夹具位于的中层的夹层板中设置镂空支撑结构，从而实现在焊接过程中，承受并均匀传递焊接压力、减少夹具质量、降低夹具吸热量，十分便于使用。十分便于使用。十分便于使用。


技术研发人员：王莉敏 邵长斌 孙福 张昊 王蒙蒙
受保护的技术使用者：陕西智拓固相增材制造技术有限公司
技术研发日：2022.08.18
技术公布日：2023/1/6