一種攪拌摩擦焊焊接工裝的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及焊接工裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種攪拌摩擦焊焊接工裝，包括用于放置電池模組的底座、與所述底座對(duì)應(yīng)設(shè)置的上壓塊、設(shè)置在所述底座兩側(cè)的第一定位塊、以及設(shè)置在所述底座兩端的第二定位塊，所述第一定位塊與所述第二定位塊垂直設(shè)置，所述第一定位塊安裝有第一驅(qū)動(dòng)氣缸，且所述第一定位塊開設(shè)有焊接槽。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、組合快速，完全滿足了電池模組裝配的工藝要求，而且該工裝組裝過(guò)程空間很大，有利于電池模組放入位置準(zhǔn)確，方便操作；同時(shí)該工裝在合攏后施加夾緊時(shí)，能夠完全保證電池模組的所有面都定位，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池模組外框進(jìn)行攪拌摩擦焊前的準(zhǔn)確定位與裝夾。
【專利說(shuō)明】
一種攪拌摩擦焊焊接工裝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及焊接工裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對(duì)鋰電池模組外框采用攪拌摩擦焊進(jìn)行焊接的工裝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰電池模組是由多個(gè)單體電池經(jīng)串并聯(lián)而成，為了保證電池的安全可靠性，制作的電池模組需要由端板和側(cè)板組成的外框?qū)ζ溥M(jìn)行固定和保護(hù)。而對(duì)電池模組外框的焊接，現(xiàn)有技術(shù)一般采用的是冷金屬過(guò)渡焊接技術(shù)(CMT)，但采用CMT焊接具有易出現(xiàn)氣孔、易燒穿、需填絲、以及焊接要求苛刻等缺陷。而使用攪拌摩擦焊(FSW)焊接則能夠克服上述缺陷。其中，攪拌摩擦焊的焊接實(shí)施工具為攪拌頭，攪拌頭分為軸肩及攪拌針兩部分，攪拌摩擦焊焊接過(guò)程中，攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)下降接近待焊接工件，攪拌針高速旋轉(zhuǎn)扎入焊縫位置，直至軸肩接觸焊縫表面。所以采用FSW焊接可以很好的實(shí)現(xiàn)無(wú)氣孔、無(wú)裂紋、無(wú)燒穿、不需填絲的效果，且對(duì)電芯裝配要求低。
[0003]眾所周知，在攪拌摩擦焊接前都需要使用工裝夾具對(duì)電池模組進(jìn)行固定和限位。但是，目前的攪拌摩擦焊焊接工裝夾具卻無(wú)法匹配電池模組的裝配工藝要求，其主要存在以下缺陷:側(cè)面空間有限、不利于安放電池、容易引起電池的磕碰而損傷表面絕緣體、不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位和裝夾，同時(shí)工裝夾具的剛度不足，制作出的電池模組容易成喇叭形。
[0004]有鑒于此，確有必要重新設(shè)計(jì)開發(fā)符合電池模組裝配工藝要求的攪拌摩擦焊焊接工裝。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于:針對(duì)現(xiàn)有工裝夾具的不足，而提供一種符合電池模組裝配工藝要求的攪拌摩擦焊焊接工裝。該工裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、能夠?qū)崿F(xiàn)快速組合、準(zhǔn)確定位，滿足對(duì)電池模組進(jìn)行攪拌摩擦焊的要求。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下解決方案:
[0007]—種攪拌摩擦焊焊接工裝，包括用于放置電池模組的底座、與所述底座對(duì)應(yīng)設(shè)置的上壓塊、設(shè)置在所述底座兩側(cè)的第一定位塊、以及設(shè)置在所述底座兩端的第二定位塊，所述第一定位塊與所述第二定位塊垂直設(shè)置，所述第一定位塊安裝有第一驅(qū)動(dòng)氣缸，且所述第一定位塊開設(shè)有焊接槽。
[0008]本實(shí)用新型用于對(duì)電池模組采用攪拌摩擦焊焊接之前的定位和裝夾。電池模組的電芯采用倒裝的方式擺放在底座上，上壓塊用于壓緊和限位電池模組的上平面;底座兩端的第二定位塊用來(lái)壓緊和固定電池模組的端板;底座兩側(cè)的第一定位塊一方面用來(lái)壓緊和固定電池模組的側(cè)板，并通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)氣缸進(jìn)行精確定位;另一方面第一定位塊開設(shè)的焊接槽可以使攪拌摩擦焊的攪拌頭穿過(guò)并實(shí)現(xiàn)對(duì)電池模組端板和側(cè)板的焊接。因此，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、組合快速，完全滿足了電池模組裝配的工藝要求，而且該工裝組裝過(guò)程空間很大，有利于電池模組放入位置準(zhǔn)確，方便操作；同時(shí)該工裝在合攏后施加夾緊時(shí)，能夠完全保證電池模組的所有面都定位，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池模組外框進(jìn)行攪拌摩擦焊前的準(zhǔn)確定位與裝夾。
[0009]該焊接工裝還包括設(shè)置于底座兩側(cè)的限位塊，所述限位塊用于定位所述電池模組的端板和側(cè)板，主要是定位端板與側(cè)板垂直方向上的位置。
[0010]其中，所述第一定位塊的數(shù)量設(shè)置為至少四個(gè)，所述端板和所述側(cè)板形成的焊縫與所述焊接槽相對(duì)應(yīng)。第一定位塊的數(shù)量可以根據(jù)電池模組的總長(zhǎng)度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，一般設(shè)置為四個(gè)，分別設(shè)置于底座兩側(cè)的端部，且其焊接槽與焊縫相對(duì)應(yīng)，這樣既起到壓緊側(cè)板的作用，又能夠使攪拌頭插入焊接槽進(jìn)行焊接。
[0011 ]所述焊接槽的寬度大于攪拌頭的寬度，以使攪拌頭能夠自由穿過(guò)，所述焊接槽的高度大于所述焊縫的高度，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫的完全焊接。
[0012]優(yōu)選的，所述第一定位塊的形狀呈“L”字形，所述第一驅(qū)動(dòng)氣缸安裝于所述第一定位塊的底部。其中，焊接槽開在“L”字形定位塊的中部，且定位塊邊緣需要預(yù)留一定寬度來(lái)壓緊側(cè)板。
[0013]所述上壓塊安裝有彈簧壓頭，所述彈簧壓頭均勻分布在所述上壓塊的表面。其中，上壓塊的表面安裝有彈簧壓頭，既可以保證壓緊電芯的上表面，同時(shí)又不會(huì)由于壓力過(guò)大使電芯變形。
[0014]所述上壓塊通過(guò)活動(dòng)桿與旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接;其中，上壓塊尺寸可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，上壓塊的寬度約等于端板的寬度，上壓塊的長(zhǎng)度大于側(cè)板的長(zhǎng)度;旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過(guò)帶動(dòng)活動(dòng)桿控制上壓塊的上升或者下降。
[0015]所述第二定位塊包括固定端塊和活動(dòng)端塊，所述活動(dòng)端塊安裝有壓力傳感器和第二驅(qū)動(dòng)氣缸。其中，固定端塊可以起到定位的作用;活動(dòng)端塊裝有第二驅(qū)動(dòng)氣缸可以精確控制電池模組總長(zhǎng)，安裝壓力傳感器可以控制壓力大小，從而防止壓力過(guò)小導(dǎo)致的電芯下塌和壓力過(guò)大導(dǎo)致的電芯擠壓變形。
[0016]所述底座設(shè)置為定位板或者定位條，所述定位板或者定位條均為絕緣材質(zhì)。由于模組的電芯為倒過(guò)來(lái)放置，所以定位板或者定位條必須是不導(dǎo)電的材料，以防止正負(fù)極柱短接造成電池短路，同時(shí)需要有一定剛性，比如可選陶瓷材質(zhì)。
[0017]優(yōu)選的，所述定位條的數(shù)量設(shè)置為兩個(gè)，且兩個(gè)所述定位條的間距等于電池正負(fù)極柱的間距。其中，兩個(gè)定位條平行放置，使倒置電芯的正負(fù)極柱恰好分別落在兩個(gè)定位條上。這樣設(shè)置既可以節(jié)省用材，又可以實(shí)現(xiàn)電芯極柱與底部定位條接觸良好。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0019]本實(shí)用新型一種攪拌摩擦焊焊接工裝，包括用于放置電池模組的底座、與所述底座對(duì)應(yīng)設(shè)置的上壓塊、設(shè)置在所述底座兩側(cè)的第一定位塊、以及設(shè)置在所述底座兩端的第二定位塊，所述第一定位塊與所述第二定位塊垂直設(shè)置，所述第一定位塊安裝有第一驅(qū)動(dòng)氣缸，且所述第一定位塊開設(shè)有焊接槽;其中，上壓塊用于壓緊和限位電池模組的上平面；底座兩端的第二定位塊用來(lái)壓緊和固定電池模組的端板;底座兩側(cè)的第一定位塊一方面用來(lái)壓緊和固定電池模組的側(cè)板，并通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)氣缸進(jìn)行精確定位;另一方面開設(shè)的焊接槽可以使攪拌摩擦焊的攪拌頭穿過(guò)并實(shí)現(xiàn)對(duì)電池模組端板和側(cè)板的焊接。因此，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、組合快速，完全滿足了電池模組裝配的工藝要求，而且該工裝組裝過(guò)程空間很大，有利于電池模組放入位置準(zhǔn)確，方便操作；同時(shí)該工裝在合攏后施加夾緊時(shí)，能夠完全保證電池模組的所有面都定位，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池模組外框進(jìn)行攪拌摩擦焊前的準(zhǔn)確定位與裝夾。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0021]圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0022]圖3為本實(shí)用新型中第一定位塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:1-底座;2-上壓塊;21-彈簧壓頭;3-第一定位塊;31-第一驅(qū)動(dòng)氣缸;32-焊接槽;4-第二定位塊;41-固定端塊;42-活動(dòng)端塊;421-第二驅(qū)動(dòng)氣缸;422-壓力傳感器;5-限位塊;6-旋轉(zhuǎn)電機(jī);61 -活動(dòng)桿;7-攬摔頭;8-電池模組;81 -端板;82-側(cè)板。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合【具體實(shí)施方式】和說(shuō)明書附圖對(duì)本實(shí)用新型及其有益效果作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但是，本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】并不局限于此。
[0025]如圖1?3所示，一種攪拌摩擦焊焊接工裝，包括用于放置電池模組8的底座1、與底座I對(duì)應(yīng)設(shè)置的上壓塊2、設(shè)置在底座I兩側(cè)的第一定位塊3、以及設(shè)置在底座I兩端的第二定位塊4，第一定位塊3與第二定位塊4垂直設(shè)置，第一定位塊3安裝有第一驅(qū)動(dòng)氣缸31，且第一定位塊3開設(shè)有焊接槽32;還包括設(shè)置于底座I兩側(cè)的限位塊5，限位塊5用于定位電池模組8的端板81和側(cè)板82，主要是定位端板81與側(cè)板82垂直方向上的位置。上壓塊2安裝有彈簧壓頭21，彈簧壓頭21均勻分布在上壓塊2的表面，且上壓塊2通過(guò)活動(dòng)桿61與旋轉(zhuǎn)電機(jī)6連接；其中，上壓塊2的尺寸可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，上壓塊2的寬度約等于端板81的寬度，上壓塊2的長(zhǎng)度大于側(cè)板82的長(zhǎng)度;上壓塊2的表面安裝有彈簧壓頭21，既可以保證壓緊電芯的上表面，同時(shí)又不會(huì)由于壓力過(guò)大使電芯變形;旋轉(zhuǎn)電機(jī)6通過(guò)帶動(dòng)活動(dòng)桿61控制上壓塊2的上升或者下降。第二定位塊4包括固定端塊41和活動(dòng)端塊42，活動(dòng)端塊42安裝有壓力傳感器422和第二驅(qū)動(dòng)氣缸421;其中，固定端塊41可以起到定位的作用;活動(dòng)端塊42裝有第二驅(qū)動(dòng)氣缸421可以精確控制電池模組8總長(zhǎng)，安裝壓力傳感器422可以控制壓力大小，從而防止壓力過(guò)小導(dǎo)致的電芯下塌和壓力過(guò)大導(dǎo)致的電芯擠壓變形。
[0026]本實(shí)用新型用于對(duì)電池模組8采用攪拌摩擦焊焊接之前的定位和裝夾。電池模組8的電芯采用倒裝的方式擺放在底座I上，上壓塊2用于壓緊和限位電池模組8的上平面;底座I兩端的第二定位塊4用來(lái)壓緊和固定電池模組8的端板81;底座I兩側(cè)的第一定位塊3—方面用來(lái)壓緊和固定電池模組8的側(cè)板82，并通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)氣缸31進(jìn)行精確定位;另一方面第一定位塊3開設(shè)的焊接槽32可以使攪拌摩擦焊的攪拌頭7穿過(guò)并實(shí)現(xiàn)對(duì)電池模組8端板81和側(cè)板82的焊接。因此，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、組合快速，完全滿足了電池模組8裝配的工藝要求，而且該工裝組裝過(guò)程空間很大，有利于電池模組8放入位置準(zhǔn)確，方便操作；同時(shí)該工裝在合攏后施加夾緊時(shí)，能夠完全保證電池模組8的所有面都定位，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池模組8的端板81和側(cè)板82進(jìn)行攪拌摩擦焊前的準(zhǔn)確定位與裝夾。
[0027]其中，第一定位塊3的數(shù)量設(shè)置為四個(gè)，端板81和側(cè)板82形成的焊縫與焊接槽32相對(duì)應(yīng)。第一定位塊3的數(shù)量可以根據(jù)電池模組8的總長(zhǎng)度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，一般設(shè)置為四個(gè)，分別設(shè)置于底座I兩側(cè)的端部，且其焊接槽32與焊縫相對(duì)應(yīng)，這樣既起到壓緊側(cè)板82的作用，又能夠使攪拌頭7插入焊接槽32進(jìn)行焊接。
[0028]焊接槽32的寬度大于攪拌頭7的寬度，以使攪拌頭7能夠自由穿過(guò)，焊接槽32的高度大于焊縫的高度，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)端板81和側(cè)板82的完全焊接。
[0029]優(yōu)選的，第一定位塊3的形狀呈“L”字形，第一驅(qū)動(dòng)氣缸31安裝于第一定位塊3的底部。其中，焊接槽32開在“L”字形定位塊的中部，且定位塊邊緣需要預(yù)留一定寬度來(lái)壓緊側(cè)板8 2。
[0030]底座I設(shè)置為定位板或者定位條，定位板或者定位條均為絕緣材質(zhì)。由于模組的電芯為倒過(guò)來(lái)放置，所以定位板或者定位條必須是不導(dǎo)電的材料，以防止正負(fù)極柱短接造成電池短路，同時(shí)需要有一定剛性，比如可選陶瓷材質(zhì)。
[0031]優(yōu)選的，定位條的數(shù)量設(shè)置為兩個(gè)，且兩個(gè)定位條的間距等于電池正負(fù)極柱的間距。其中，兩個(gè)定位條平行放置，使倒置電芯的正負(fù)極柱恰好分別落在兩個(gè)定位條上。這樣設(shè)置既可以節(jié)省用材，又可以實(shí)現(xiàn)電芯極柱與底部定位條接觸良好。
[0032]本實(shí)用新型的工作原理如下:首先將電池模組8的一端板81置于固定端塊41一側(cè)，并通過(guò)固定端塊41進(jìn)行定位;然后將模組電芯倒置使正負(fù)極柱方向朝下，擺放在絕緣的底座I上;接著放置側(cè)板82，并用限位塊5定位端板81與側(cè)板82垂直方向的位置;然后底座I兩側(cè)的第一驅(qū)動(dòng)氣缸31同時(shí)向前移動(dòng)，推動(dòng)第一定位塊3壓緊側(cè)板82;接著第二驅(qū)動(dòng)氣缸421向前移動(dòng)，推動(dòng)活動(dòng)端塊42壓緊另一端板81，第二驅(qū)動(dòng)氣缸421檢測(cè)移動(dòng)距離保證模組總長(zhǎng)，壓力傳感器422檢測(cè)壓緊力保證壓力合適;旋轉(zhuǎn)電機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)活動(dòng)桿61帶動(dòng)上壓塊2向下方移動(dòng)直至彈簧壓頭21接觸倒置電池的上表面，并使電池模組8上下表面受力均衡;攪拌頭7穿過(guò)焊接槽32，利用摩擦熱實(shí)現(xiàn)端板81與側(cè)板82的固相焊接;最后攪拌頭7退出，旋轉(zhuǎn)電機(jī)6和氣缸同時(shí)松開，實(shí)現(xiàn)一個(gè)焊接周期。
[0033]需要說(shuō)明的是，上述定位和裝夾過(guò)程可以人工操作，也可以通過(guò)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作。
[0034]根據(jù)上述說(shuō)明書的揭示和教導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還能夠?qū)ι鲜鰧?shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本實(shí)用新型并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實(shí)用新型的基礎(chǔ)上所作出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。此外，盡管本說(shuō)明書中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:包括用于放置電池模組的底座、與所述底座對(duì)應(yīng)設(shè)置的上壓塊、設(shè)置在所述底座兩側(cè)的第一定位塊、以及設(shè)置在所述底座兩端的第二定位塊，所述第一定位塊與所述第二定位塊垂直設(shè)置，所述第一定位塊安裝有第一驅(qū)動(dòng)氣缸，且所述第一定位塊開設(shè)有焊接槽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:還包括設(shè)置于底座兩側(cè)的限位塊，所述限位塊用于定位所述電池模組的端板和側(cè)板。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述第一定位塊的數(shù)量設(shè)置為至少四個(gè)，所述端板和所述側(cè)板形成的焊縫與所述焊接槽相對(duì)應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述焊接槽的寬度大于攪拌頭的寬度，所述焊接槽的高度大于所述焊縫的高度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述第一定位塊的形狀呈“L”字形，所述第一驅(qū)動(dòng)氣缸安裝于所述第一定位塊的底部。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述上壓塊安裝有彈簧壓頭，所述彈簧壓頭均勻分布在所述上壓塊的表面。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述上壓塊通過(guò)活動(dòng)桿與旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述第二定位塊包括固定端塊和活動(dòng)端塊，所述活動(dòng)端塊安裝有壓力傳感器和第二驅(qū)動(dòng)氣缸。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述底座設(shè)置為定位板或者定位條，所述定位板或者定位條均為絕緣材質(zhì)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述定位條的數(shù)量設(shè)置為兩個(gè)，且兩個(gè)所述定位條的間距等于電池正負(fù)極柱的間距。
【文檔編號(hào)】B23K20/12GK205520065SQ201620309104
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日
【發(fā)明人】陸巍巍, 瞿志廣, 趙賓
【申請(qǐng)人】寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司