一种多用途焊接件夹具设计

张琦，谭秀萍，石娟，李凌

一种多用途焊接件夹具设计

张琦，谭秀萍，石娟，李凌

（中国飞行试验研究院，陕西 西安 710089）

在航空领域进行各种电连接器、插接件、元器件等多种焊接件焊接工作时，存在焊接难度大、焊接工艺精度低、操作危险性高、工作效率低等弊端，设计了一种多用途焊接件夹具，改变了以往手持焊接件焊接的工作方式，提高了工作效率，大幅提升了焊接工艺的精度及可靠性，确保了操作者的作业安全，便于使用和携带。

多用途焊接件；夹具；焊接方式；结构设计

飞机的电子系统中，电连接器作为一种机电元件大量用于电气控制系统中，主要实现电子、电气设备内部和设备之间的电连接和信号传递[1]，实现各个电气系统的连接和分离，是构成一个完整系统所必须的基础元件，其质量直接决定了整个系统的稳定性[2]。

焊接是使用电烙铁将焊锡熔化，熔化的焊锡冷却后将电线和接触偶（或端子）进行永久性电气连接。在焊接作业中，对焊料的充填、流动、凝固，加热的温度、时间，焊接表面光洁度，焊接点拉脱力等多种要素都有严格的工艺要求，焊接的质量决定着信号传递的准确性或电源品质的高低，任何操作环节出现问题，都有可能导致电子设备出现故障，从而影响整个电气系统正常运行。

1 焊接现状分析

目前，焊接通常采用手持焊接件焊接的工作方式，即用一只手同时固定住焊接件和电缆，另一只手持电烙铁进行导线和焊接件的焊接。

焊接时，用手指夹紧焊接件将其调到微倾斜向上位置，以使熔化的焊锡能流淌到焊线筒底部，而且导线上焊料的流动或凝固不能超出裸线线芯的长度，焊接件接触体的外部不得有焊料沉积，焊接后焊接筒内全部用焊料填满，而焊料不得流出检查孔及焊接筒外。焊接时，不仅要确保焊接件的倾斜角度满足要求，而且不能使焊接件出现明显晃动，此外，在焊料完全凝固前必须保持焊接件和电缆相对静止，焊接步骤如图1所示。

图1 焊接步骤图

这种焊接方式主要存在以下几方面问题：①当焊接件为径向尺寸和体积较大的电连接器，接触体的排列数量密集度比较高时，单只手难以维持焊接时电连接器的稳定状态，容易产生晃动现象，导致焊接方位不易控制。②接触体和电缆的接触面贴合不紧密，易导致虚焊、焊瘤、尖锐突起等现象，不合格产品的概率随之增大，往往需要进行返修，尤其是不稳定的状态导致的虚焊问题却难以发现，这给电气系统正常运行带来了安全隐患。③当焊接件为细小的插接针孔时，焊接的精度要求非常高，焊接方位出现偏差或稍有晃动都会严重影响焊接质量，而且插接针孔属于金属导体，具有较好的导热性，无法用手直接接触控制焊接件。因此在焊接细小插接针孔时，通常需要两个人配合才能完成工作，一个人用钳子夹紧固定住插接针孔，另一个人进行焊接工作，浪费了人力资源。④在飞机上进行焊接工作时，由于电子设备分别安装在结构复杂、较为密集而狭小的区域内，这些区域通常没有合适的焊接平台。操作者在狭窄的空间进行焊接工作时，大大增加了焊接的施工难度，如果操作不慎，高温电烙铁还会对飞机和人造成伤害，难以保证焊接的工艺质量，而且效率低下，需要多次进行返修工作。

综上所述，采用手持焊接件进行焊接的工作方式，弊端主要有工作效率低、焊接作业难度大、焊接精度低、操作危险性高、浪费人力资源等。为解决这些困难，本文基于CATIA设计了一种既能固定多种规格型号焊接件，又能适应各种工作场地的夹具，一个人便可高效、精确、安全、可靠地完成焊接工作。

2 结构设计

多用途焊接件夹具主要由底座支撑组件、旋转调节组件、滑动定位组件三部分构成。该夹具配有圆形底座，底座上竖直安装着两个支撑座，两个旋转支杆装配在支撑座上端，旋转支杆与支撑座连接处装有定位销，可使旋转支杆围绕支撑座180°旋转，旋转支杆顶部固定着两个竖直螺杆的导向立柱，导向立柱下端安装了下滑动定位块，中部安装了上滑动定位块，上端装有定位销。夹具三维图如图2所示。

图2 夹具三维图

在上滑动定位块和下滑动定位块的中间位置分别设计有“V”形工艺定位凹槽，运用圆周四点压紧定位的原理，可固定多种规格尺寸的圆形焊接件，相比运用圆周两点压紧定位方式，更具有稳定性和可靠性，而且不会损坏、压伤焊接件，有效地提高了该夹具的安全可靠性和扩大了适用范围。在上、下滑动定位块的两端设置了紧密贴合的水平压紧定位面，当焊接件的长度较小时，选择单端水平面固定方式，当焊接件的长度较大时，选择双端水平面固定方式，可固定多种规格尺寸的矩形焊接件，适用范围广。

在支撑座和旋转支杆的连接处装配定位销，可使旋转支杆围绕支撑座旋转180°，并定位在其中的任意角度，调节焊接件位置和朝向，该旋转结构不仅能适应不同操作者的工作习惯，还能满足各种工作场地所需的焊接角度和方位。两个导向立柱上端设置了定位销，可使两个滑动定位块随着导向立柱上下移动，调节两者间的距离，使其能固定多种规格尺寸的焊接件，两个滑动定位块的接触面上装有绝缘胶皮，而且压紧程度可调，固定可靠且不会损伤焊接件。该夹具的三面如图3所示。

图3 夹具三面图

3 使用方法

使用该焊接件夹具进行焊接，焊接前将夹具放置在稳定的工作区域，再根据焊接件的外观规格和尺寸大小，在两个滑动定位块之间选择合适的固定位置，圆形焊接件一般选在“V”形凹槽位置，矩形焊接件一般选择水平压紧位置，然后调节拧松导向立柱上的定位销，使两滑动定位块间的距离略大于焊接件的大小；将焊接件放置在固定位置上，再调节两导向立柱上定位销，利用定位块压紧焊接件，压紧程度以焊接件和夹具固定可靠、不会产生晃动、不会压伤焊接件为准；最后拧松两旋转支杆处的定位销，调整焊接件接触体的角度，旋转到方便焊接操作的角度后，拧紧两旋转支杆的定位销，焊接件稳定可靠地固定在夹具上后，即可进行焊接操作。在完成焊接操作、焊点无质量问题后，只需拧松两导向立柱上的定位销，即可取下焊接件，整个焊接工作结束。

4 设计特点及应用效果

该夹具设计特点如下：为固定多种规格尺寸的圆形焊接件，运用圆周四点压紧定位的原理，设计有“V”形工艺定位凹槽；为固定多种规格尺寸的矩形焊接件，装配有紧密贴合的水平压紧定位面；设计装配了180°的旋转结构，可调节焊接件与操作者地角度，可适应操作者的工作习惯，满足各种工作场地所需的焊接角度和方位；圆形底座的设计，保证了焊接时焊接件的固定稳定性；两个滑动定位块的间距调节设计，既可调节压紧程度，又可固定多种规格尺寸的焊接件；在焊接件的压紧接触面上配有绝缘胶皮，确保可靠固定焊接件且不压伤损坏焊接件。

该夹具具有操作方便灵活、工作效率高、携带方便等优点，解决了目前焊接方式存在的操作危险性高、焊接难度大、焊接精度低、浪费人力资源等问题。

5 结束语

多用途焊接件夹具可广范应用在多种焊接件的焊接工作中，解决了以往焊接方式出现的种种难题，确保焊接件的可靠性和稳定性，提高了焊接的工艺精度，降低了焊接的难度和焊接操作的危险性，同时大幅提高了工作效率，能够适应不同操作者的工作习惯，满足各种工作场地所需的焊接角度和方位，其结构简单、操作方便、适用性广、便于携带。极大改善了焊接的工作方式，提高了焊接作业的质量和效率，可推广到其他行业领域的电器焊接作业中。

［1］杨奋为.军用电连接器接触件的技术集成创新［J］.机电元件，2019，34（5）：31-37.

［2］靳方建.电连接器接触件可靠性分析与高温插拔实验［D］.杭州：浙江理工大学，2012.

TG75

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.09.044

2095－6835（2020）09－0108－02

张琦（1991—），男，陕西周至人，工程师，主要从事试验机电气改装研究。谭秀萍（1966—），女，陕西临潼人，高级工程师，主要从事试验机电气改装研究。石娟（1973—），女，陕西三原人，主要从事试验机电气改装研究。李凌（1988—），女，陕西西安人，主要从事试验机电气改装研究。

〔编辑：严丽琴〕