一種雙工位彈簧點焊的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙工位彈簧點焊機，包括左、右兩組點焊裝置，每組點焊裝置包括焊接機頭、二維滑臺，以及與二維滑臺固定的定位夾具；焊接機頭與二維滑臺由控制柜控制；定位夾具包括下定位架和上定位架，下定位架上設(shè)有下鑲條，上定位架上設(shè)有上鑲條；待焊彈簧夾于上鑲條的凹槽與下鑲條的鑲塊的弧形結(jié)構(gòu)之間，待焊條帶夾于上鑲條與下鑲條之間。本發(fā)明避免更換鑲條的麻煩，該點焊機承擔(dān)了全部雙彈簧的生產(chǎn)任務(wù)，效率較以前提高了近兩倍，同時，焊機運行穩(wěn)定，焊點質(zhì)量可靠。
【專利說明】一種雙工位彈簧點焊機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙工位彈簧點焊機，特別是涉及一種增加設(shè)備利用率，提高生產(chǎn)效率的雙工位彈簧點焊機。
【背景技術(shù)】
[0002]待焊接的產(chǎn)品分為裝2個單彈簧條帶、6個單彈簧條帶、12個雙彈簧條帶、17個雙彈簧條帶、2個單彈簧3個雙彈簧條帶等產(chǎn)品。單彈簧與雙彈簧厚度0.27_，材料為因科鎳718，見圖1。其中，單、雙彈簧需要以手工方式掛在格架條帶上相應(yīng)的“窗口”上，經(jīng)夾具定位后進行焊接，條帶材料為鋯合金，厚度0.425mm。圖2為單彈簧的“窗口 ”及雙彈簧“窗口”及已掛上單彈簧的條帶圖和掛上雙彈簧的條帶圖(未定位)。AFA3G格架彈簧點焊零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中有支撐翼、彈簧窗□、裝配細槽、點焊舌、攪混翼、剛凸、定位凸起等。每只格架包括16種條帶，每種條帶上的彈簧類型和個數(shù)也不盡相同。圖3為一種條帶的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0003]現(xiàn)有的單工位彈簧點焊機，其結(jié)構(gòu)主要包括高精度逆變焊接電源、PLC控制單元、觸摸顯示屏以及機械移動機構(gòu)等。焊接電源采用進口精密逆變電阻焊電源，具有控制精度高、質(zhì)量可靠，容易編寫焊接規(guī)范、極限設(shè)置等特點，要求能顯示焊接電流、焊接時間、電極電壓、電阻、功率、電極壓力、電極壓痕深度、觸發(fā)角等參數(shù)，且具有故障記錄等功能。需要人工裝卸條帶。觸摸顯示屏可方便地調(diào) 整機械位置及移動參數(shù)，并可根據(jù)條帶類型選擇點焊位置和焊接參數(shù)等。焊機機械移動機構(gòu)主要包括定位夾具、機頭等，用來定位焊接的條帶/彈簧和機頭的上下移動、施壓等。
[0004]上述結(jié)構(gòu)有一明顯缺點，即每片條帶/彈簧點焊后，需要手動裝卸料，這期間設(shè)備處于停止狀態(tài)，待下一片條帶定位完成后才能繼續(xù)焊接，設(shè)備利用率不足，生產(chǎn)效率不高。因此亟需提供一種雙工位彈簧點焊機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種增加設(shè)備利用率，提高生產(chǎn)效率的雙工位彈簧點焊機。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種雙工位彈簧點焊機，包括左、右兩組點焊裝置，每組點焊裝置包括焊接機頭、二維滑臺，以及與二維滑臺固定的定位夾具；焊接機頭與二維滑臺由控制柜控制；定位夾具包括下定位架，以及位于下定位架上部的與下定位架可通過導(dǎo)向桿連接的上定位架，下定位架上設(shè)有下鑲條，下鑲條上表面設(shè)有若干彼此平行的凹槽，每個凹槽之內(nèi)設(shè)有一個帶弧形結(jié)構(gòu)的鑲塊；上定位架上設(shè)有上鑲條，上鑲條下表面設(shè)有若
干彼此平行的凹槽，上鑲條的凹槽的位置與下鑲條的凹槽的位置--對應(yīng)；待焊彈簧夾于
上鑲條的凹槽與下鑲條的鑲塊的弧形結(jié)構(gòu)之間，待焊條帶夾于上鑲條與下鑲條之間。
[0007]鑲塊的曲率半徑為11.6mm。
[0008]上定位架上設(shè)有汽缸，使上定位架可以沿導(dǎo)向桿運動。
[0009]下定位架位于下鑲條兩側(cè)的位置上設(shè)有可以避開條帶的剛凸和攪混翼的槽。[0010]焊接電流為820A?880A范圍。
[0011]本發(fā)明可兼容單、雙彈簧的焊接，避免更換鑲條的麻煩，效率較以前提高了近兩倍，同時，焊機運行穩(wěn)定，焊點質(zhì)量可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為待焊彈簧示意圖。
[0013]圖2為掛入彈簧后的條帶/彈簧狀態(tài)示意圖。
[0014]圖3為格架內(nèi)條帶示意圖。
[0015]圖4為定位夾具示意圖。
[0016]圖5為待焊彈簧裝夾示意圖。
[0017]圖6為本發(fā)明提供的一種雙工位彈簧點焊機的示意圖。
[0018]圖7為焊接電流與抗剪強度關(guān)系曲線圖。
[0019]圖中:1為下定位架，2為下中心定位架，3為下鑲條，4為鑲塊，5為限位塊，6為直線軸承，7為導(dǎo)向桿,8為汽缸,9為上鑲條,10為壓條,11為上定位架，12為待焊彈簧，13為待焊條帶，14為焊接機頭，15為定位夾具，16為工作臺，17為焊接電源，18為控制顯示屏，19為二維滑臺，20為控制柜，21為支撐翼，22為剛凸，23為點焊舌，24為裝配細槽，25為雙彈簧窗口，26為攪混翼，27為定位凸起，28為單彈簧窗口，29為上焊點焊接區(qū)域，30為下焊點焊接區(qū)域。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0021]本發(fā)明包括左、右兩組點焊裝置，每組點焊裝置包括焊接機頭14、二維滑臺19，以及與二維滑臺19固定的定位夾具15 ;焊接機頭14與二維滑臺19由控制柜20控制；焊接機頭14分別設(shè)有17和控制顯示屏18 ;兩個焊接機頭14共用一臺焊接電源17。
[0022]定位夾具15包括下定位架I和上定位架11。下定位架I為中空的結(jié)構(gòu)，下定位架上面通過螺釘固定有下中心定位架2，下中心定位架2兩側(cè)的位置上設(shè)有可以避開條帶的剛凸22和攪混翼26的槽。下中心定位架2中間位置上通過螺釘固定有下鑲條3，下鑲條3上表面設(shè)有若干彼此平行的凹槽，每個凹槽之內(nèi)粘結(jié)有一個帶弧形結(jié)構(gòu)的鑲塊4，弧形結(jié)構(gòu)的曲率半徑為11.6mm ;上定位架11為中空結(jié)構(gòu)，其中間焊接有條狀的壓條10，壓條10下表面通過螺釘固定有上鑲條9，上鑲條9下表面設(shè)有若干彼此平行的凹槽；上定位架11與下定位架I通過直線軸承6和導(dǎo)向桿7連接，上定位架11之上還設(shè)有汽缸8，汽缸8的輸出端抵住下定位架I，使上定位架11可以沿導(dǎo)向桿7運動。上鑲條9的凹槽的位置與下鑲條3的凹槽的位置一一對應(yīng)；定位夾具15上設(shè)有限位塊5，限制下定位架I和上定位架11的最近距離與最遠距離。
[0023]待焊彈簧12夾于上鑲條9的凹槽與下鑲條3的鑲塊4的弧形結(jié)構(gòu)之間，待焊條帶夾13于上鑲條9與下鑲條3之間。
[0024]二維滑臺19由交流伺服電機作為動力源，通過連軸器帶動滾珠絲桿轉(zhuǎn)動，進而帶動定位夾具在X方向移動。Y向移動時，由Y向移動時，氣缸作為動力源，帶動夾具在Y向移動，從而實現(xiàn)彈簧上、下焊點的焊接。Z向移動是由氣缸作為動力源，帶動機頭(帶電極)上下移動，方便裝卸工件和施加焊接壓力，其誤差都在±0. Imm之內(nèi)。其移動過程由PLC控制，可實現(xiàn)自動化。
[0025]焊接電源17是壓力電阻焊機的核心部件，其特性直接影響焊接質(zhì)量，同時，焊接電源一般是標準化設(shè)備，而彈簧點焊機是專用設(shè)備，其控制程序有一定的特性，所以焊接電源的接口設(shè)置也必須符合雙工位點焊機的要求?？紤]到本項目是雙工位點焊機，要求兩個工位的配合問題，所以焊接電源的類型和參數(shù)選擇就是本項目的重點研究內(nèi)容之一。
[0026]為了保證焊接工件嚴格的一致性和焊接質(zhì)量穩(wěn)定性，選用德國Mattus公司生產(chǎn)的SPATZH6000高精度逆變電源和SPATZBG-02編程器。本電源逆變頻率達20KHz，響應(yīng)快、精度高，特別適用于小零件的精細焊接。每個焊接運行過程均可反饋控制，在高達20KHz的逆變頻率下，可在O. 05mS時間內(nèi)調(diào)整實際焊接電流和要求焊接電流的差距。輸出外特性可實現(xiàn)恒流控制、恒壓控制和恒功率控制。在每次焊接結(jié)束時，電源會自動檢測實際焊接電流是否在設(shè)定限制之內(nèi)。
[0027]SPATZBG-02控制編程器用于運行功能和焊接參數(shù)的調(diào)整和設(shè)定。SPATZBG-02控制編程器可以測量并記錄最后10000個焊接數(shù)據(jù)，并可通過專用程序和PC機通訊交換數(shù)據(jù)，并通過PC機界面以圖形曲線方式顯示，可以此進行質(zhì)量控制。
[0028]該焊接電源具有雙工位焊接的輸出接口設(shè)計，可以滿足分時或分流的工藝要求。
[0029]控制系統(tǒng)采用PLC為主控單元，每個工位具有單獨的控制系統(tǒng)，但當(dāng)兩個工位同時生產(chǎn)時，焊接電源采用分時供電，即一個工位在通焊接電流時，另一個工位在移動。因為焊接時間非常短，一般在50ms以下，而一個工位焊接兩點間的時間間隙在I秒以上，所以，兩者互不干涉，對焊接效率和焊接質(zhì)量沒有影響。
[0030]主控單元控制設(shè)備電機、汽缸、電磁閥等，實現(xiàn)設(shè)備各部件運動的目的。
[0031]運行模式為手動/自動兩種，可根據(jù)不同類型的條帶/彈簧實現(xiàn)多套運動軌跡。設(shè)備各動作之間有相互的信號應(yīng)答和連鎖控制，以節(jié)約各動作之間的協(xié)調(diào)反應(yīng)時間，有利于控制安全和故障保護。
[0032]人機界面采用三菱10. 4英寸256色觸摸屏顯示器，友好的人機界面可方便對設(shè)備的各參數(shù)進行設(shè)置。
[0033]電阻點焊工藝參數(shù)包括電極壓力、預(yù)壓時間、預(yù)熱時間、預(yù)熱電流、焊接時間、焊接電流、緩冷時間、緩冷電流、保壓時間等，利用瞬間電流產(chǎn)生的熱量，融化焊接區(qū)內(nèi)的母材金屬，實現(xiàn)焊接的目的。根據(jù)點焊時產(chǎn)生的熱量公式：Q=I2Rt，可見電流對產(chǎn)熱的影響最大。隨著電流的增大，焊點熔核尺寸和抗剪強度都增大，如圖7。
[0034]圖中曲線AB相當(dāng)于未熔化焊接，傾斜段BC為熔化焊接，接近C點時，抗剪強度增加緩慢，說明電流的變化對抗剪強度影響小，因此，點焊時應(yīng)選用接近C點的電流，越過C點后，由于飛濺或工件表面壓痕過深，抗剪強度會明顯降低。
[0035]在壓力電阻焊中，判斷焊點質(zhì)量好壞的依據(jù)主要包括外觀、拉伸、撕裂、金相等。兩個工位可分別設(shè)置焊接參數(shù)，但為了方便操作，兩個盡量采用相同的焊接參數(shù)，所以，首先對兩個焊接工位做對比焊接試驗。
[0036]因為焊接電源可監(jiān)測每個焊點焊接時的有效電流，在設(shè)置相同的情況下，左右兩個工位所監(jiān)測的有效電流基本相同。經(jīng)過試驗得知，在兩個焊接工位在焊接參數(shù)相同的情況下，焊點熔核尺寸和剪切力沒有明顯區(qū)別。這說明，兩個工位焊接的結(jié)果沒有明顯區(qū)別，所以，兩個工位可以設(shè)置相同的焊接參數(shù)，在一個焊接工位焊接的結(jié)果可代表另一個焊接工位。
[0037]試驗過程中，固定其它參數(shù)不變，變化焊接電流。經(jīng)過試驗，選擇焊接電流范圍800?860A。經(jīng)金相檢查，測得在這范圍內(nèi)的焊點熔核直徑滿足設(shè)計要求。
[0038]撕裂試驗要求撕裂后有可見穿孔，在試驗過程中，電流在820?880A范圍內(nèi)的試樣撕裂結(jié)果都合格。
【權(quán)利要求】
1.一種雙工位彈簧點焊機，其特征在于：包括左、右兩組點焊裝置，每組點焊裝置包括焊接機頭、二維滑臺，以及與二維滑臺固定的定位夾具；焊接機頭與二維滑臺由控制柜控制；所述定位夾具包括下定位架，以及位于下定位架上部的與下定位架可通過導(dǎo)向桿連接的上定位架，下定位架上設(shè)有下鑲條，下鑲條上表面設(shè)有若干彼此平行的凹槽，所述每個凹槽之內(nèi)設(shè)有一個帶弧形結(jié)構(gòu)的鑲塊；所述上定位架上設(shè)有上鑲條，所述上鑲條下表面設(shè)有若干彼此平行的凹槽，所述上鑲條的凹槽的位置與下鑲條的凹槽的位置一一對應(yīng)；所述待焊彈簧夾于上鑲條的凹槽與下鑲條的鑲塊的弧形結(jié)構(gòu)之間，所述待焊條帶夾于上鑲條與下鑲條之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙工位彈簧點焊機，其特征在于：所述鑲塊的曲率半徑為 11.6mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙工位彈簧點焊機，其特征在于：所述上定位架上設(shè)有汽缸，使上定位架可以沿導(dǎo)向桿運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙工位彈簧點焊機，其特征在于：所述下定位架位于下鑲條兩側(cè)的位置上設(shè)有可以避開條帶的剛凸和攪混翼的槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙工位彈簧點焊機，其特征在于：所述焊接電流為820A?880A范圍。
【文檔編號】B23K11/11GK103831521SQ201210472012
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月20日
【發(fā)明者】李峰, 鄭志輝, 張偉東, 王興剛, 郭翔 申請人:中核建中核燃料元件有限公司