CN102941409B - 摇摆焊接法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种摇摆焊接法，用于解决现有技术中旋转焊接法无法用于焊接部件尺寸受限的需焊接的两个部件、其他焊接方法焊接质量低成本高的技术问题，包括如下步骤：安装定位步骤，安装定位需焊接的两个部件；贴合步骤，将所述需焊接的两个部件的需焊接的两个表面贴合；摇摆步骤，摇摆所述需焊接的两个部件中的一个或两个，在所述需焊接的两个表面产生相对旋转摩擦，从而产生热量，融化所述需焊接的两个表面的材料；停止摇摆步骤，摇摆至产品设计要求位置，停止摇摆；冷却步骤，冷却所述需焊接的两个部件，至所述需焊接的两个部件连接为一体；和取下步骤，取下所述需焊接的两个部件。本发明还提供了实施所述摇摆焊接法的摇摆焊接设备。

Description

摇摆焊接法及其设备

技术领域

本发明涉及机动车部件加工方法及其设备，特别涉及焊接方法及其设备。

背景技术

现有技术中在焊接高分子材料的部件时可能采取旋转焊接法。然而旋转焊接法对部件之间的组合有一定的限制，例如图1，2所示的离合器总泵，需焊接的两个部件为一种机动车离合器总泵的壳体1与油嘴2。其中油嘴2的结构包括一段较长的进油口3，若采用旋转焊接法焊接所述需焊接的两个部件，则所述进油口3可能与所述壳体1发生碰撞，无法完成旋转，如图2所示。因此，在所述壳体1与所述油嘴2的焊接过程中，无法采用旋转焊接法。

现有技术中，针对如图1，2所示的外形上受限的情况，可采取的替代工艺包括粘结法、熔接焊接法、超声波焊接法。上述三种工艺均属于现有技术，在本发明中不作详述。然而上述几种工艺的技术效果均存在一定的缺陷。针对如图1所示的离合器总泵，通过粘结法生产的产品合格率约为85%，且产品寿命偏低，经实验室测量，70°C高温下，在2~3万次冲击试验后基本脱落；通过熔接焊接法生产的产品合格率约为95%，经实验室测量，70°C高温下，在30万次冲击试验后焊接位置依然未出现异常，是目前一种主要的加工方法，但该工艺加工操作复杂，生产效率低，生产成本高，对操作人员要求高；通过超声波焊接法生产的产品合格率约为50~80%，经实验室测量，70°C高温下，在10万次冲击试验后焊接位置依然未出现异常，也是目前常使用的加工方法，然而通过超声波焊接法生产的产品报废率高、产品外观存在缺陷。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种摇摆焊接法，是这样实施的：

摇摆焊接法，包括如下步骤：安装定位步骤，安装定位需焊接的两个部件；贴合步骤，将所述需焊接的两个部件的需焊接的两个表面贴合；摇摆步骤，摇摆所述需焊接的两个部件中的一个或两个，在所述需焊接的两个表面产生相对旋转摩擦，从而产生热量，融化所述需焊接的两个表面的材料；停止摇摆步骤，摇摆至产品设计要求位置，停止摇摆；冷却步骤，冷却所述需焊接的两个部件，至所述需焊接的两个部件连接为一体；和取下步骤，取下所述需焊接的两个部件。

更进一步地，所述摇摆所述需焊接的两个部件，摇摆角度为10°~270°。

更进一步地，在所述贴合步骤中，对所述需焊接的两个部件加压，在所述需焊接的两个表面施加1牛顿以上的压力，并在所述摇摆步骤中保持该压力。

更进一步地，在所述冷却步骤中，对所述需焊接的两个部件加压，在所述需焊接的两个表面施加10牛顿以上的压力。

更进一步地，所述冷却步骤中还包括对所述焊接后的两个部件吹风或加水冷却。

本发明还披露了一种摇摆焊接设备，用于实施本发明所披露的摇摆焊接法，包括：机身、滑台、驱动装置和主轴；所述机身固定所需焊接的两个部件中的一个，所述滑台带动所述主轴移动；所述主轴在所述驱动装置的驱动下摇摆所述需焊接的两个部件中的另一个。

更进一步地，所述滑台包括驱动机构，所述驱动机构为以下四种结构中的一种或几种的组合：电机和丝杆螺母驱动；电机和齿轮齿条驱动；气缸驱动；液压缸驱动。

更进一步地，还包括还包括限定所述滑台的移动位置的限位装置，所述限位装置包括限位杆和限位缸，所述限位杆可做轴向位置调整，所述限位缸为气缸、液压缸或伺服缸。

更进一步地，所述驱动装置包括伺服电机或步进电机或带定位装置的变频电机。

更进一步地，还包括空气冷却或水冷却装置。

实施本发明的技术方案可解决现有技术中旋转焊接法无法用于焊接部件尺寸受限的需焊接的两个部件、其他焊接方法焊接质量低成本高的技术问题；实施本发明的技术方案可达到高效、高质量地焊接部件尺寸受限的需焊接的两个部件的技术目标；实施本发明的技术方案可实现提高焊接质量、提高生产效率、降低操作要求、提高合格率、降低生产成本的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种具体实施方式的需焊接的两个部件的立体示意图；

图2为本发明的一种具体实施方式的需焊接的两个部件组合后的投影图示意图；

图3为本发明的一种具体实施方式的焊接工艺的流程图；

图4为本发明的一种具体实施方式的摇摆焊接设备的结构示意简图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的一种具体实施方式中，需焊接的两个部件为一种机动车离合器总泵的壳体1与油嘴2，如图1所示。其中油嘴2的结构包括一段较长的进油口3，若采用旋转焊接法焊接所述需焊接的两个部件，则所述进油口3可能与所述壳体1发生碰撞，无法完成旋转，如图2所示。在该具体实施方式中使用了一种摇摆焊接法，如图3所示，具体包括如下步骤：

安装定位步骤S01，安装定位需焊接的两个部件。在该具体实施方式中，所述安装定位包括夹持所述壳体1与所述油嘴2，所述夹持可采用的方式包括簧片、卡扣或专用工装等，在该具体实施方式中，对所述壳体1与所述油嘴2均采用专用工装，实现精确定位。本领域普通技术人员可采用其他可能的夹持方式，所述夹持方式应当实现对所述需焊接的两个部件的固定，并承受高速旋转、挤压产生的应力，而不发生松动。

贴合步骤S02，将所述需焊接的两个部件，即所述壳体1与所述油嘴2，的需焊接的两个表面贴合。所述贴合可以是需焊接的表面的全部或者部分贴合，并且优选地，对所述需焊接的两个部件加压，例如在所述需焊接的两个表面施加1牛顿以上的压力，并在所述摇摆步骤中保持该压力。

摇摆步骤S03，摇摆所述需焊接的两个部件中的一个或两个，在所述需焊接的两个表面产生相对旋转摩擦，从而产生热量，融化所述需焊接的两个表面的材料。在该具体实施方式中，固定所述壳体1、摇摆所述油嘴2。所述摇摆具体是指将所述油嘴2沿某一确定的轴线在一定的角度范围内进行往复的旋转运动，所述一定的角度范围指不超过360°，更常用的不超过270°；为保证充足的摇摆行程，形成充分的摩擦生热，所述一定的角度范围通常不小于10°。在该具体实施方式中，摇摆所述油嘴2的角度范围具体为200°。

停止摇摆步骤S04，摇摆至产品设计要求位置，停止摇摆。执行所述停止摇摆步骤时，所述需焊接的两个部件的所述需焊接的两个表面应发生适度的材料融化现象，从而保证在后续的冷却步骤中，融化的材料可以在所述需焊接的两个部件之间产生足够的连接力。

冷却步骤S05，冷却所述需焊接的两个部件，至所述需焊接的两个部件连接为一体。在所述冷却步骤中，对所述需焊接的两个部件施加重压，在所述需焊接的两个表面施加10牛顿以上的压力。所述需焊接的两个部件的所述需焊接的两个表面上的融化的材料经冷却重新凝固，从而在所述需焊接的两个部件之间产生足够的连接力，达到焊接所述需焊接的两个部件的目的。

取下步骤S06，取下所述需焊接的两个部件。

在该具体实施方式中，实施本发明的技术，可在所述需焊接的两个部件的结构有所限制的情况下成功完成所述需焊接的两个部件之间的焊接。通过摇摆焊接法生产的产品合格率达为99%以上，产品报废率低，操作简单，生产成本低，生产效率高，产品使用寿命长，经实验室测量，70°C高温下，在30万次冲击试验后离合器总泵的焊接位置未出现异常。且采用摇摆焊接法完成一次焊接，包括所述冷却步骤的时间在内的加工时间可低至15秒内。

在该具体实施方式中，所述需焊接的两个部件均为PA（尼龙）材料。本发明所披露的摇摆焊接法优选适用于焊接所述需焊接的两个部件均为高分子材料，例如：PA、ABS、PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯），的部件；也可适用于焊接所述需焊接的两个部件均为金属材料，例如Fe、Al、Cu，的部件；也可适用于焊接所述需焊接的两个部件中一个为高分子材料的部件，一个为金属材料的部件。

在一个优选实施方式中，在所述贴合步骤中，为了形成充分的摩擦生热，对所述需焊接的两个部件加压。本领域普通技术人员有能力根据不同的材料、不同的焊接面积选择施加不同的压力。在所述需焊接的两个表面之间施加1牛顿以上的压力，并在所述摇摆步骤中保持该压力。由此，所述需焊接的两个表面在摇摆中产生更高的热量，从而在所述需焊接的两个表面产生适度的材料融化，从而加快所述摇摆焊接法的工艺时间。采用该优选实施方式，可使摇摆焊接法中的摇摆步骤时间缩短1~3秒。

在另一个优选实施方式中，在所述冷却步骤中，对所述需焊接的两个部件加压，本领域普通技术人员有能力根据不同的材料、不同的焊接面积选择施加不同的压力。在该优选实施方式中，对所述需焊接的两个表面施加10牛顿以上的压力，压合所述需焊接的两个部件，从而增强所述需焊接的两个部件之间的连接力，提高产品合格率。

在另一个优选实施方式中，所述冷却步骤中还包括对所述需焊接的两个部件吹风或加水。从而对所述需焊接的两个部件进行强制对流换热，促使所述需焊接的两个表面的融化的材料的快速凝固。采用强制对流换热的优选技术方案，可使摇摆焊接法中的冷却步骤时间缩短2~6秒。

本发明还披露了一种摇摆焊接设备，用于实施本发明所披露的摇摆焊接法。在一种具体实施方式中，一种摇摆焊接设备，包括：机身4、滑台5、驱动装置6和主轴7，所述机身4用于固定所需焊接的两个部件中的一个，所述滑台5带动所述主轴7移动，所述主轴7在所述驱动装置6的驱动下摇摆所述需焊接的两个部件中的另一个。所述机身4优选用强度高的材料制成，例如铸铁、钢或铝合金等，从而在所述摇摆焊接过程中，保持所述摇摆焊接设备的稳定性。所述滑台5带动所述主轴移动，从而贴合所述需焊接的两个部件，并在所述需焊接的两个部件的需焊接的两个表面施加压力。

所述驱动装置6与所述主轴7可带动所述需焊接的两个部件中的一个进行摇摆，从而实现摇摆焊接法。本领域普通技术人员可以发现，通过驱动装置6与主轴7也可根据现有技术对所述需焊接的部件进行旋转，从而实现旋转焊接法，本发明的保护范围也包括既可实现摇摆焊接法又可实现旋转焊接法的设备。

在一个优选实施方式中，所述滑台5包括驱动机构，所述驱动机构采用电机和丝杆螺母驱动。本领域普通技术人员有能力采用其他的类似替代方法，包括以下四种结构中的一种或几种组合：电机和丝杆螺母驱动；电机和齿轮齿条驱动；气缸驱动；液压缸驱动。采用该优选实施方式，可通过调节所述驱动机构，实现滑台5的精确定位及精确加压，从而保证产品加工的质量一致性。

在另一个优选实施方式中，所述摇摆焊接设备还包括限定所述滑台的移动位置的限位装置，所述限位装置包括限位杆和限位缸，所述限位杆可做轴向位置调整，所述限位缸为气缸、液压缸或伺服缸。所述限位装置可用于保证所述滑台5的精确定位。

在另一个优选实施方式中，所述驱动装置6包括伺服电机或步进电机或带定位装置的变频电机。本领域普通技术人员有能力通过设置所述伺服电机或步进电机的相关参数，或调整所述变频电机的定位装置，从而实现所述主轴7在预设的一定角度范围内摇摆的技术目标。采用该优选实施方式，可实现所述角度范围的自由、方便调节，从而满足不同的所述需焊接的两个部件的具体要求。

在另一个优选实施方式中，所述摇摆焊接设备还包括空气或水冷却装置，所述空气或水冷却装置可以整合在所述机身中，或独立与所述机身之外的。通过所述空气或水冷却装置，可实现在所述摇摆焊接法的所述冷却步骤S05中对所述需焊接的两个部件进行强制冷却，从而缩短所述摇摆焊接法的时间。

需要指出的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.摇摆焊接法，其特征在于，包括如下步骤：

安装定位步骤，安装定位需焊接的两个部件；

贴合步骤，将所述需焊接的两个部件的需焊接的两个表面贴合；

摇摆步骤，摇摆所述需焊接的两个部件中的一个或两个，在所述需焊接的两个表面产生相对旋转摩擦，从而产生热量，融化所述需焊接的两个表面的材料；

停止摇摆步骤，摇摆至产品设计要求位置，停止摇摆；

冷却步骤，冷却所述需焊接的两个部件，至所述需焊接的两个部件连接为一体；和取下步骤，取下所述需焊接的两个部件；

所述摇摆所述需焊接的两个部件，摇摆角度为10°～270°。

2.根据权利要求1所述的摇摆焊接法，其特征在于，在所述贴合步骤中，对所述需焊接的两个部件加压，在所述需焊接的两个表面施加1牛顿以上的压力，并在所述摇摆步骤中保持该压力。

3.根据权利要求1或2所述的摇摆焊接法，其特征在于，在所述冷却步骤中，对所述需焊接的两个部件加压，在所述需焊接的两个表面施加10牛顿以上的压力。

4.根据权利要求3所述的摇摆焊接法，其特征在于，所述冷却步骤中还包括对所述焊接后的两个部件吹风或加水冷却。

5.摇摆焊接设备，用于实施根据权利要求1～4任一项所述的摇摆焊接法，其特征在于，包括：机身、滑台、驱动装置和主轴；所述机身固定所需焊接的两个部件中的一个，所述滑台带动所述主轴移动，所述主轴在所述驱动装置的驱动下摇摆所述需焊接的两个部件中的另一个。

6.根据权利要求5所述的摇摆焊接设备，其特征在于，所述滑台包括驱动机构，所述驱动机构为以下四种驱动结构中的一种或几种的组合：

电机和丝杆螺母驱动；

电机和齿轮齿条驱动；

气缸驱动；

液压缸驱动。

7.根据权利要求5所述的摇摆焊接设备，其特征在于，还包括限定所述滑台的移动位置的限位装置，所述限位装置包括限位杆和限位缸，所述限位杆可做轴向位置调整，所述限位缸为气缸、液压缸或伺服缸。

8.根据权利要求5所述的摇摆焊接设备，其特征在于，所述驱动装置包括伺服电机或步进电机或带定位装置的变频电机。

9.根据权利要求5～8任一项所述的摇摆焊接设备，其特征在于，还包括空气冷却或水冷却装置。