一种金属圆管自动钎焊装置

1.本发明涉及钎焊装置技术领域，尤其涉及一种金属圆管自动钎焊装置。


背景技术：

2.钎焊，是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。钎焊时，首先要去除母材接触面上的氧化膜和油污，以利于毛细管在钎料熔化后发挥作用，增加钎料的润湿性和毛细流动性。
3.在现阶段的机械工业领域，圆管的钎焊应用十分广泛。设备中圆管钎焊的质量是至关重要的，如今机械设备中对结构钎焊的要求越来越高。传统的圆管的钎焊装置采用手持圆管钎焊、手工对接圆管等方式，导致钎焊质量低，圆管间精准度、同轴度差等缺点。在现有条件下，发明一种金属圆管自动钎焊装置以提高圆管钎焊的质量具有重要的工程应用价值。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种金属圆管自动钎焊装置，可以全自动化地对圆管进行切槽加工、对接、钎焊等处理，提高了钎焊质量及钎焊效率，以达到解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属圆管自动钎焊装置，包括底座、感应钎焊设备、自定心夹具a、自定心夹具b、车削机构及钎料涂刷机构。
6.底座上连接有主工作台、夹具支座及钎焊支座，钎焊支座位于主工作台与夹具支座之间的侧部。
7.自定心夹具a连接于夹具支座上，圆管a可拆卸的连接于自定心夹具a上。
8.自定心夹具b连接于第一进给机构上，圆管b可拆卸的连接于自定心夹具b上，第一进给机构连接于主工作台上，且第一进给机构驱动自定心夹具b以使圆管b接近或远离于圆管a。
9.圆管b接近于圆管a一端两侧的工作台上分别连接有第二进给机构与第三进给机构，车削机构连接于第二进给机构上，第二进给机构驱动车削机构接近或远离于圆管b，车削机构在圆管b的一端加工切槽。
10.钎料涂刷机构连接于第三进给机构上，第三进给机构驱动钎料涂刷机构接近或远离于圆管b，钎料涂刷机构能够为被加工出切槽圆管b的连接端均匀涂刷钎料，以便两端圆管a与圆管b的钎焊。
11.感应钎焊设备连接于钎焊支座上，且感应钎焊设备的弧形钎焊头与圆管a、圆管b同心。
12.本发明的进一步改进方案是，自定心夹具a包括基座，基座顶部螺纹配合有双向螺杆，双向螺杆的一端连接有第一旋钮，基座内侧的双向螺杆上螺纹配合有相向面呈v字型的
左旋螺纹夹紧块与右旋螺纹夹紧块；基座内侧连接有第一导向杆，左旋螺纹块与右旋螺纹块滑动配合于第一导向杆；圆管a放置于左旋螺纹夹紧块与右旋螺纹夹紧块之间，操作人员拧动第一旋钮时，左旋螺纹夹紧块与右旋螺纹夹紧块夹住圆管a；自定心夹具a采用水平夹紧的方式夹紧圆管a，以实现不同直径的圆管a的轴线在夹紧后均能与圆管b的轴线保持在同一水平高度。
13.本发明的进一步改进方案是，自定心夹具a包括主轴电机，主轴电机连接于第一进给机构的滑台上，主轴电机的动力输出端连接有三爪卡盘，三爪卡盘夹住圆管b的一端；三爪卡盘带动圆管b转动，同时第二进给机构驱动刀具的进刀与退刀，从而实现圆管b一端切槽的加工；此外，主轴电机采用空心轴电机，方便较长的圆管b穿过主轴电机。
14.本发明的进一步改进方案是，底座上连接有水箱，水箱上连接有水泵，水泵的吸水口连通于水箱中，水泵的出水口通过进水管连接于中空的钎焊头，且钎焊头通过回水管连接于水箱；感应钎焊设备通过铜丝的电阻发热产生热量，对圆管a与圆管b连接处加热，促进钎料融化填充，并设有水箱作为水冷设备辅助散热控温，以实现升温和降温的灵活控制。
15.本发明的进一步改进方案是，车削机构包括过渡块，过渡块连接于第二进给机构的滑台上，且过渡块上连接有刀座，刀具可拆卸的连接于刀座上。
16.本发明的进一步改进方案是，钎料涂刷机构包括立板，立板后侧连接有上下两组耳板，耳板之间转动连接有主动滚轮与从动滚轮；第三进给机构的滑台上连接有送丝电机，送丝电机驱动连接于主动滚轮；立板的前侧连接有出料喷嘴，出料喷嘴的前端连接有加热头，立板上开设有进丝孔，进丝孔于出料喷嘴的出口相连通；主动滚轮与从动滚轮的外壁设有防滑纹，且出料喷嘴的出口处形状为长轴在水平方向的椭圆。主动滚轮在送丝电机的驱动下旋转，将丝状钎料塞入主动滚轮与进料从动滚轮之间的间隙，改变进送丝电机的正反转即可实现丝状钎料进退。丝状钎料经进丝孔送入加热头后，经加热使得丝状钎料熔化，继续进料即可使熔化状态的钎料挤出出料喷嘴。由于出料喷嘴的出口处形状为长轴在水平方向的椭圆，使得融化状态钎料的挤出形状为椭圆，加快钎料上料时间；第三进给机构驱动钎料涂刷机构接近于圆管b，以实现对不同直径的圆管b进行钎料上料的目的。
17.本发明的进一步改进方案是，还包括辅助支撑机构，辅助支撑机构共有三组，其中两组连接于自定心夹具a两端的夹具支座上，另一组连接于车削机构与钎料涂刷机构之间的主工作台上，以满足为不同型号尺寸的圆管a与圆管b的支撑。
18.本发明的进一步改进方案是，辅助支撑机构包括支撑座及v型托块，伞齿轮a的齿轮轴螺纹配合于支撑座，伞齿轮a的齿轮轴一端连接有第二旋钮；v型托块的两端连接有第二导向杆，第二导向杆滑动配合于支撑座上的滑套，伞齿轮b的齿轮轴螺纹配合于v型托块，且伞齿轮b啮合于伞齿轮a；在调节v型托块的高度时，操作人员只需拧动第二旋钮即可。
19.本发明的进一步改进方案是，第一进给机构、第二进给机构及第三进给机构均为丝杠滑台模组；此外，第一进给机构、第二进给机构及第三进给机构的驱动电机，以及主轴电机、送丝电机均为伺服电机，以实现工作时的精确控制。
20.本发明的有益效果：本发明的金属圆管自动钎焊装置，可以全自动化地对圆管进行切槽加工、对接、钎焊等处理，提高了钎焊质量及钎焊效率。
21.本发明的金属圆管自动钎焊装置，车削机构在圆管b的一端加工切槽，以方便钎料
涂刷机构涂覆钎料，进而保证圆管a与圆管b焊接的牢固性。
22.本发明的金属圆管自动钎焊装置，设有水箱作为水冷设备辅助散热控温，以实现升温和降温的灵活控制。
23.本发明的金属圆管自动钎焊装置，出料喷嘴的出口处形状为长轴在水平方向的椭圆，使得融化状态钎料的挤出形状为椭圆，加快钎料上料时间。
24.本发明的金属圆管自动钎焊装置，设置有辅助支撑机构，保证圆管a与圆管b的同轴度满足一定要求，同时也可满足不同型号尺寸的圆管a与圆管b的支撑。
25.本发明的金属圆管自动钎焊装置，第一进给机构、第二进给机构及第三进给机构的驱动电机，以及主轴电机、送丝电机均为伺服电机，以实现工作时的精确控制。
附图说明
26.图1为本发明的整体结构示意图。
27.图2为本发明的整体机构示意图。
28.图3为本发明的整体俯视图。
29.图4为本发明自定心夹具a的结构示意图。
30.图5为本发明辅助支撑机构的结构示意图。
31.图6为本发明车削机构的结构示意图。
32.图7为本发明钎料涂刷机构的结构示意图。
33.图8为本发明的工作示意图。
34.图中：1-底座、101-主工作台、102-夹具支座、103-钎焊支座、2-感应钎焊设备、201-钎焊头、202-水箱、203-进水管、204-回水管、3-自定心夹具a、301-基座、302-双向螺杆、303-第一旋钮、304-左旋螺纹夹紧块、305-右旋螺纹夹紧块、306-第一导向杆、4-自定心夹具b、401-主轴电机、402-三爪卡盘、5-车削机构、501-过渡块、502-刀座、503-刀具、6-钎料涂刷机构、601-立板、602-耳板、603-主动滚轮、604-从动滚轮、605-送丝电机、606-出料喷嘴、607-加热头、608-送丝孔、7-圆管a、701-套管、8-圆管b、801-切槽、9-辅助支撑机构、901-支撑座、902-v型托块、903-伞齿轮a、904-第二旋钮、905-伞齿轮b、906-第二导向杆、907-滑套、10-第一进给机构、11-第二进给机构、12-第三进给机构。
实施方式
35.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
36.实施例1：如图1～7所示，一种金属圆管自动钎焊装置，包括底座1、感应钎焊设备2、自定心夹具a3、自定心夹具b4、车削机构5及钎料涂刷机构6；底座1上连接有主工作台101、夹具支座102及钎焊支座103，钎焊支座103位于主工作台101与夹具支座102之间的侧部；自定心夹具a3连接于夹具支座102上，圆管a7可拆卸的连接于自定心夹具a3上；自定心夹具b4连接于第一进给机构10上，圆管b8可拆卸的连接于自定心夹具b4上，第一进给机构10连接于主工作台101上，且第一进给机构10驱动自定心夹具b4以使圆管b8接近或远离于圆管a7；圆管b8接近于圆管a7一端两侧的工作台上分别连接有第二进给机构11与第三进给机构12，车削机构5连接于第二进给机构11上，第二进给机构11驱动车削机构5接近或远离于圆管b8，车削机构5在圆管b8的一端加工切槽801；钎料涂刷机构6连接于第三进给机构12
上，第三进给机构12驱动钎料涂刷机构6接近或远离于圆管b8，钎料涂刷机构6能够为被加工出切槽801圆管b8的连接端均匀涂刷钎料，以便两端圆管a7与圆管b8的钎焊。
37.感应钎焊设备2连接于钎焊支座103上，且感应钎焊设备2的弧形钎焊头201与圆管a7、圆管b8同心。
38.其中，自定心夹具a3包括基座301，基座301顶部螺纹配合有双向螺杆302，双向螺杆302的一端连接有第一旋钮303，基座301内侧的双向螺杆302上螺纹配合有相向面呈v字型的左旋螺纹夹紧块304与右旋螺纹夹紧块305；基座301内侧连接有第一导向杆306，左旋螺纹块与右旋螺纹块滑动配合于第一导向杆306；圆管a7放置于左旋螺纹夹紧块304与右旋螺纹夹紧块305之间，操作人员拧动第一旋钮303时，左旋螺纹夹紧块304与右旋螺纹夹紧块305夹住圆管a7；自定心夹具a3采用水平夹紧的方式夹紧圆管a7，以实现不同直径的圆管a7的轴线在夹紧后均能与圆管b8的轴线保持在同一水平高度。
39.其中，自定心夹具a3包括主轴电机401，主轴电机401连接于第一进给机构10的滑台上，主轴电机401的动力输出端连接有三爪卡盘402，三爪卡盘402夹住圆管b8的一端；三爪卡盘402带动圆管b8转动，同时第二进给机构11驱动刀具503的进刀与退刀，从而实现圆管b8一端切槽801的加工。
40.其中，底座1上连接有水箱202，水箱202上连接有水泵，水泵的吸水口连通于水箱202中，水泵的出水口通过进水管203连接于中空的钎焊头201，且钎焊头201通过回水管204连接于水箱202；感应钎焊设备2通过铜丝的电阻发热产生热量，对圆管a7与圆管b8连接处加热，促进钎料融化填充，并设有水箱202作为水冷设备辅助散热控温，以实现升温和降温的灵活控制。
41.其中，车削机构5包括过渡块501，过渡块501连接于第二进给机构11的滑台上，且过渡块501上连接有刀座502，刀具503可拆卸的连接于刀座502上。
42.其中，钎料涂刷机构6包括立板601，立板601后侧连接有上下两组耳板602，耳板602之间转动连接有主动滚轮603与从动滚轮604；第三进给机构12的滑台上连接有送丝电机605，送丝电机605驱动连接于主动滚轮603；立板601的前侧连接有出料喷嘴606，出料喷嘴606的前端连接有加热头607，立板601上开设有进丝孔608，进丝孔608于出料喷嘴606的出口相连通；主动滚轮603与从动滚轮604的外壁设有防滑纹，且出料喷嘴606的出口处形状为长轴在水平方向的椭圆。主动滚轮603在送丝电机605的驱动下旋转，将丝状钎料塞入主动滚轮603与进料从动滚轮604之间的间隙，改变进送丝电机605的正反转即可实现丝状钎料进退。丝状钎料经进丝孔608送入加热头607后，经加热使得丝状钎料熔化，继续进料即可使熔化状态的钎料挤出出料喷嘴606。由于出料喷嘴606的出口处形状为长轴在水平方向的椭圆，使得融化状态钎料的挤出形状为椭圆，加快钎料上料时间；第三进给机构12驱动钎料涂刷机构6接近于圆管b8，以实现对不同直径的圆管b8进行钎料上料的目的。
43.其中，还包括辅助支撑机构9，辅助支撑机构9共有三组，其中两组连接于自定心夹具a3两端的夹具支座102上，另一组连接于车削机构5与钎料涂刷机构6之间的主工作台101上，以满足为不同型号尺寸的圆管a7与圆管b8的支撑。
44.其中，辅助支撑机构9包括支撑座901及v型托块902，伞齿轮a903的齿轮轴螺纹配合于支撑座901，伞齿轮a903的齿轮轴一端连接有第二旋钮904；v型托块902的两端连接有第二导向杆906，第二导向杆906滑动配合于支撑座901上的滑套907，伞齿轮b905的齿轮轴
螺纹配合于v型托块902，且伞齿轮b905啮合于伞齿轮a903；在调节v型托块902的高度时，操作人员只需拧动第二旋钮904即可。
45.其中，第一进给机构10、第二进给机构11及第三进给机构12均为丝杠滑台模组；此外，第一进给机构10、第二进给机构11及第三进给机构12的驱动电机，以及主轴电机401、送丝电机605均为伺服电机，以实现工作时的精确控制。
46.本发明的具体工作原理如下：如图8所示，在工作时，分别将圆管a7和圆管b8分别装夹于自定心夹具a3、自定心夹具b4上，圆管a7上的套管701端应尽量放置在感应钎焊设备2的加热头607中间区域，设备开始工作。第一进给机构10驱动圆管b8移动，设备上设有激光位移传感器，能够监测圆管b8的初始位置（轴坐标-182 mm）。圆管b8移动32 mm后，圆管b8接头端移动到刀具503加工位置时（轴坐标-150 mm），第一进给机构10停止工作。主轴电机401工作驱动圆管b8旋转，此时，刀具503通过第二进给机构11的驱动实现进刀，对高速旋转的圆管b8钎焊端加工切出切槽801，并依次完成退刀、第一进给机构10驱动圆管b8进给、进刀等，对圆管b8钎焊端加工出多道切槽801。切槽801完成后，第一进给机构10驱动圆管b8继续向钎焊端移动，当圆管b8钎焊端移动到钎料涂刷机构6的出料喷嘴606位置时停止（轴坐标-80 mm），主轴电机401带动圆管b8以低转速转动，并在第一进给机构10的驱动下以低移速向右滑动，配合钎料涂刷机构6的出料喷嘴606处挤出的熔融状钎料进行刷料，均匀涂抹好钎料后，主轴电机401停止转动，第一进给机构10驱动圆管b8继续向套管701端移动，移动过程中钎料逐渐凝固。本实施例的圆管a7安装存在偏差，激光位移传感器测得圆管a7套管701端的轴坐标为2.5 mm，计算得圆管b8需要移动92.5 mm（2.5 mm-（-80 mm）+10 mm）。圆管b8水平移动92.5 mm后，圆管b8钎焊端长10 mm的切槽801区置入圆管a7的套管701中。对接完成后，感应钎焊设备2开始预热、加热，使提前涂抹的钎料通过毛细作用均匀填充到圆管a7和圆管b8的间隙中；加热完成后，通过感应钎焊设备2的水箱202循环供水，进入加热环中降温，完成钎焊保温。钎焊完成后，松开三爪卡盘402，第一进给机构10驱动三爪卡盘402退回；拧松自定心夹具a3上的第一旋钮303，此时焊好的圆管会由主工作台101和夹具支座102上的辅助支撑机构9支撑，然后从正上方取出焊好的圆管。
47.与普通钎焊圆管相比，本实施例中的带切槽801的钎焊圆管在同样的外界负载下，所产生的残余应力明显要小。经计算，同样在3 mpa的拉伸负载下，普通焊管产生最大20.7 mpa的应力，而本实施例中的焊管最大应力为14.6 mpa的应力，这证明了本实施例的焊管可靠性更高。此外，对比了普通钎焊圆管与带切槽801的钎焊圆管的钎焊残余应力，普通钎焊圆管中的最大残余应力为417 mpa，而本实施例中的新型钎焊圆管中的最大应力为317 mpa，相对减少了近四分之一。同时，由于通过夹具的方式对接和钎焊，代替了手工的对接和手持钎焊，使得钎焊圆管的同轴度更高、间隙更均匀。
48.上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种金属圆管自动钎焊装置，其特征在于：包括底座（1）、感应钎焊设备（2）、自定心夹具a（3）、自定心夹具b（4）、车削机构（5）及钎料涂刷机构（6）；所述底座（1）上连接有主工作台（101）、夹具支座（102）及钎焊支座（103），钎焊支座（103）位于主工作台（101）与夹具支座（102）之间的侧部；所述自定心夹具a（3）连接于夹具支座（102）上，圆管a（7）可拆卸的连接于自定心夹具a（3）上；所述自定心夹具b（4）连接于第一进给机构（10）上，圆管b（8）可拆卸的连接于自定心夹具b（4）上，第一进给机构（10）连接于主工作台（101）上，且第一进给机构（10）驱动自定心夹具b（4）以使圆管b（8）接近或远离于圆管a（7）；所述圆管b（8）接近于圆管a（7）一端两侧的工作台上分别连接有第二进给机构（11）与第三进给机构（12），车削机构（5）连接于第二进给机构（11）上，第二进给机构（11）驱动车削机构（5）接近或远离于圆管b（8）；所述钎料涂刷机构（6）连接于第三进给机构（12）上，第三进给机构（12）驱动钎料涂刷机构（6）接近或远离于圆管b（8）；所述感应钎焊设备（2）连接于钎焊支座（103）上，且感应钎焊设备（2）的弧形钎焊头（201）与圆管a（7）、圆管b（8）同心。2.如权利要求1所述的一种金属圆管自动钎焊装置，其特征在于：所述自定心夹具a（3）包括基座（301），基座（301）顶部螺纹配合有双向螺杆（302），双向螺杆（302）的一端连接有第一旋钮（303），基座（301）内侧的双向螺杆（302）上螺纹配合有相向面呈v字型的左旋螺纹夹紧块（304）与右旋螺纹夹紧块（305）；所述基座（301）内侧连接有第一导向杆（306），左旋螺纹块与右旋螺纹块滑动配合于第一导向杆（306）。3.如权利要求1或2所述的一种金属圆管自动钎焊装置，其特征在于：所述自定心夹具a（3）包括主轴电机（401），主轴电机（401）连接于第一进给机构（10）的滑台上，主轴电机（401）的动力输出端连接有三爪卡盘（402）。4.如权利要求3所述的一种金属圆管自动钎焊装置，其特征在于：所述底座（1）上连接有水箱（202），水箱（202）上连接有水泵，水泵的吸水口连通于水箱（202）中，水泵的出水口通过进水管（203）连接于中空的钎焊头（201），且钎焊头（201）通过回水管（204）连接于水箱（202）。5.如权利要求3所述的一种金属圆管自动钎焊装置，其特征在于：所述车削机构（5）包括过渡块（501），过渡块（501）连接于第二进给机构（11）的滑台上，且过渡块（501）上连接有刀座（502），刀具（503）可拆卸的连接于刀座（502）上。6.如权利要求4或5所述的一种金属圆管自动钎焊装置，其特征在于：所述钎料涂刷机构（6）包括立板（601），立板（601）后侧连接有上下两组耳板（602），耳板（602）之间转动连接有主动滚轮（603）与从动滚轮（604）；所述第三进给机构（12）的滑台上连接有送丝电机（605），送丝电机（605）驱动连接于主动滚轮（603）；所述立板（601）的前侧连接有出料喷嘴（606），出料喷嘴（606）的前端连接有加热头（607），立板（601）上开设有进丝孔（608），进丝孔（608）于出料喷嘴（606）的出口相连通。7.如权利要求6所述的一种金属圆管自动钎焊装置，其特征在于：所述主动滚轮（603）与从动滚轮（604）的外壁设有防滑纹，且出料喷嘴（606）的出口处形状为长轴在水平方向的
椭圆。8.如权利要求6所述的一种金属圆管自动钎焊装置，其特征在于：还包括辅助支撑机构（9），辅助支撑机构（9）共有三组，其中两组连接于自定心夹具a（3）两端的夹具支座（102）上，另一组连接于车削机构（5）与钎料涂刷机构（6）之间的主工作台（101）上。9.如权利要求8所述的一种金属圆管自动钎焊装置，其特征在于：所述辅助支撑机构（9）包括支撑座（901）及v型托块（902），伞齿轮a（903）的齿轮轴螺纹配合于支撑座（901），伞齿轮a（903）的齿轮轴一端连接有第二旋钮（904）；所述v型托块（902）的两端连接有第二导向杆（906），第二导向杆（906）滑动配合于支撑座（901）上的滑套（907），伞齿轮b（905）的齿轮轴螺纹配合于v型托块（902），且伞齿轮b（905）啮合于伞齿轮a（903）。10.如权利要求1所述的一种金属圆管自动钎焊装置，其特征在于：所述第一进给机构（10）、第二进给机构（11）及第三进给机构（12）均为丝杠滑台模组。

技术总结
本发明公开了一种金属圆管自动钎焊装置，底座上连接有主工作台、夹具支座及钎焊支座；自定心夹具A连接于夹具支座上，圆管a可拆卸的连接于自定心夹具A上；自定心夹具B连接于第一进给机构上，圆管b可拆卸的连接于自定心夹具B上，第一进给机构连接于主工作台上；圆管b接近于圆管a一端两侧的工作台上分别连接有第二进给机构与第三进给机构，车削机构连接于第二进给机构上；钎料涂刷机构连接于第三进给机构上；感应钎焊设备连接于钎焊支座上，且感应钎焊设备的弧形钎焊头与圆管a、圆管b同心。与现有技术相比，本发明可以全自动化地对圆管进行切槽加工、对接、钎焊等处理，提高了钎焊质量及钎焊效率。钎焊效率。钎焊效率。


技术研发人员：师访 许博文 侯延顺 丁威 韩红粉
受保护的技术使用者：淮阴工学院
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/8/21