CN104265424A - 三元催化转化器的封装模具及封装方法 - Google Patents

三元催化转化器的封装模具及封装方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种三元催化转化器的封装模具及封装方法，所述封装模具包括圆筒状的模具本体，模具本体由多片大小一致的模具片组成；其特征是：所述模具片为扇形块状，包括三槽模具片和两槽模具片，三槽模具片和两槽模具片两两间隔放置；所述三槽模具片和两槽模具片的横断面为扇形，内、外表面分别为弧面，在三槽模具片内表面的两端部和中部分别设置三道平行的槽体，在两槽模具片的的两端部分别设置两道平行的槽体。所述封装方法包括以下工艺步骤：（1）载体测外径、衬垫称重；（2）衬垫包载体后推入筒体；（3）筒体缩径；（4）筒体两端缩口。本发明在筒体缩径时采用局部避让方法，可以保证焊接件的配合间隙，锁定焊缝处的焊接轨迹。

Description

三元催化转化器的封装模具及封装方法
技术领域
本发明涉及一种三元催化转化器的封装模具及封装方法，属于汽车排气系统封装技术领域。
背景技术
近年来全国多地连续发生的雾霾天气，不仅让低碳环保再度成为热门话题，同时还推动了各类汽车排放标准的升级；控制汽车污染物排放的技术很多，从控制方式来分有机内净化技术和机外净化技术两大类；机内净化靠发动机来完成，机外净化的任务就交给了排气系统中的三元催化转化器；汽车排放标准在国二至国四阶段，三元催化转化器放置在排气系统中，行业里称为底盘式三元催化转化器；当排放标准提升至国四国五阶段时，三元催化转化器的位置要向发动机排气口的位置前移，目的是提升催化剂的起然温度，提高催化剂的转化率；三元催化转化器前置后工作环境是比较恶劣的，例如受到发动机的强烈振动、催化剂端面受到高速高温气流的冲击；那么怎么保证催化剂在这种环境里工作呢，只有要靠衬垫的保持力，即要求衬垫的填充密度是个恒定值，也就是GBD值是个恒定值；由于陶瓷载体直径、衬垫厚度、筒体直径都存在制造公差，那么我们封装的GBD值就不是一个定值了，按此封装会存在陶瓷载体碎裂和脱落的风险，从而导致三元催化转化器失效。
现在行业里GBD封装方法是筒体整体缩径方式，由于衬垫和陶瓷载体复合公差过大，导致缩径后筒体的直径时大时小，致使焊缝位置没法锁定，无法实现自动化焊接。如图1a所示为传统的封装缩径模具，图1b为整体缩径后的筒体，图1c为筒体整体缩径的端面图。由于陶瓷载体和衬垫的公差较大，导致缩径后的筒体A与缩径前的筒体B直径相差太大，即收缩量C较大，工装夹具没办法对筒体进行定位，焊缝轨迹也是个变值，筒体其他零部件的配合间隙变化过大，都无法实现产品的自动化焊接，何谈产品的焊接质量。
另外，与筒体配合的端盖或歧管口径是恒定值，采用传整的筒体整体缩径方式会导致配合间隙大小不一，致使焊接时会出现漏焊虚焊现象，甚至导致三元催化转化器的断裂。如图2所示为环缝焊接工装，排气歧管进出气部件加工后，然后和筒体进行焊接两条环缝；筒体用中间的定位抱箍进行定位，目的是锁定焊缝的轨迹和控制焊缝间隙均匀。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种三元催化转化器的封装模具及封装方法，使陶瓷载体和筒体之间的衬垫填充密度保持恒定，保证焊接轨迹一致和焊缝间隙恒定。
按照本发明提供的技术方案，所述三元催化转化器的封装模具，包括圆筒状的模具本体，模具本体由多片大小一致的模具片组成；其特征是：所述模具片为扇形块状，包括三槽模具片和两槽模具片，三槽模具片和两槽模具片两两间隔放置；所述三槽模具片的横断面为扇形，内、外表面分别为弧面，在内表面的两端部和中部分别设置三道平行的槽体，每道槽体分别沿三槽槽具片的弧面设置；所述两槽模具片的横断面为扇形，内、外表面分别为弧面，在内表面的两端部分别设置两道平行的槽体，每道槽体分别沿两槽模具片的弧面设置。
所述模具本体为8片。
所述三元催化转化器的封装方法，其特征是，包括以下工艺步骤：
(1)检测陶瓷载体的直径D1，对减振垫的重量进行称重得到减振垫的重量G1；
(2)将减振垫包裹在陶瓷载体上，减振垫开口向下，把包裹着减振垫的陶瓷载体推入筒体内；
(3)通将筒体放入三元催化转化器的封装模具内，对筒体进行缩径；筒体缩径后的直径D＝D1+2T+2T1， A为减振垫的理论面比重，B为减振垫压缩后的理论厚度，S为减振垫的理论面积，T1为筒体的壁厚；
(4)对筒体两端进行缩口。
对封装后的三元催化转化器进行轴向位移检测，位移≤0.3mm。
本发明与现有技术相比，本发明解决了现有GBD封装带来的及自动化焊接问题，可以保证筒体与零部件的设计配合间隙，锁定焊缝处的焊接轨迹，确保产品的焊接质量。在克服载体直径公差过大、衬垫厚度公差过大等诸多难题的同时，可以保证陶瓷载体受到恒定的GBD封装值，避免了陶瓷载体的碎裂，同时可以满足轴向推力检测。本发明提升了催化转化器的生产效率，提高了产品质量，避免了由于筒体环缝焊接和陶瓷载体脱落碎裂而带来的三包问题。
附图说明
图1a为传统的封装缩径模具的示意图。
图1b为整体缩径后的筒体的示意图。。
图1c为采用现有封装缩径模具进行整体缩径的筒体端面图。
图2为环缝焊接工装的示意图。
图3为本发明所述三元催化转化器的封装模具的结构示意图。
图3a为所述三槽模具片的结构示意图。
图3b为所述两槽模具片的结构示意图。
图4为采用本发明所述封装模具缩径后的筒体的示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
如图3所示，所述三元催化转化器的封装模具，包括圆筒状的模具本体，模具本体由8片大小一致的模具片组成；所述模具片为扇形块状，包括三槽模具片(如图3a所示)和两槽模具片(如图3b所示)，三槽模具片1和两槽模具片2两两间隔放置；如图3a所示，所述三槽模具片的横断面为扇形，内、外表面分别为弧面，在内表面的两端部和中部分别设置三道平行的槽体，每道槽体分别沿三槽槽具片的弧面设置；如图3b所示，所述两槽模具片的横断面为扇形，内、外表面分别为弧面，在内表面的两端部分别设置两道平行的槽体，每道槽体分别沿两槽模具片的弧面设置。
上述三元催化转化器的封装模具在对筒体进行缩径，得到的产品如图4所示。由于三槽模具片和两侧模具片两端部的槽体，从而使筒体的两端口位置不进行缩径，保持端口处直径恒定，当与其他零部件配合时，配合间隙可以保证在设计公差内，满足自动化焊接要求。由于三槽模具片中部的槽体，从而在筒体的中部均布四处未缩径的区域，目的是用于工装定位筒体的位置，锁定焊缝位置，实现自动化焊接。
所述三元催化转化器的封装方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用光学测量仪检测陶瓷载体的直径D1；确定减振垫的型号，从减振垫参数可知减振垫的理论面比重，从而计算出封装的GDB值，例如3M衬垫中的InteramTM100 4070，其理论面比重A为4070g/m2，压缩后的理论厚度B为4mm，那么其GBD＝衬垫理论面比重(g/cm2)/衬垫压缩后的理论厚度(cm)＝0.407(g/cm2)/0.4(cm)＝1.0175(g/cm3)；同时采用电子秤对减振垫的重量进行称重得到减振垫的重量G1，将这两个数据输送到控制器，由控制器驱动二维码打印机将数据打印到标签上；
(2)将减振垫包裹在陶瓷载体上，减振垫开口向下，把包裹着减振垫的陶瓷载体推入筒体内，把步骤(1)生成的二维码贴在筒体外表面；
(3)通过扫描设备把步骤(1)生成的二维码信息(陶瓷载体的直径D1、减振垫的重量)导入缩径设备，缩径设备根据导入的值进行计算，得出筒体缩径后的直径D，将筒体放入三元催化转化器的封装模具内，对筒体进行缩径；其中，D＝D1+2T+2T1， A为减振垫的理论面比重，B为减振垫压缩后的理论厚度，S为减振垫的理论面积，T1为筒体的壁厚；
(4)激光打刻永永久性标识；
(5)轴向推力设备检测陶瓷载体的轴向位移，位移≤0.3mm；
(6)筒体两端进行缩口，缩口的目的是阻挡高温高速气流吹拂衬垫，防止衬垫被剥蚀，导致陶瓷载体松动碎裂。
本发明可以控制焊接件配合间隙≤0.25mm和锁定焊接轨迹，主要是通过改变筒体缩径模具来解决，首先解决的是如何保证焊缝轨迹在公差值≤△0.3mm范围内，那么只有在工装夹具定位处保持筒体径向至少三点位置不被缩径，筒体缩径模具也要在定位处加工至少三处凹槽，凹槽处的直径为筒体没缩径前的直径。其次解决的是筒体与其他零部件配合间隙的问题，由于陶瓷载体直径和衬垫的重量公差较大，按GBD值缩径后的筒体大小不一，经我们试验后缩径后的最小直径比缩径前小3.8mm，单边间隙达到1.4mm是没法进行自动化焊接，我们的解决办法是筒体与零部件配合处不被缩径，筒体缩径模具要在筒体配合处径向加工出凹槽，凹槽的直径为筒体没缩径前的直径，此设计可以保证我们要求的配合间隙，从而可以满足我们后续的自动化焊接。

Claims (4)

1.一种三元催化转化器的封装模具，包括圆筒状的模具本体，模具本体由多片大小一致的模具片组成；其特征是：所述模具片为扇形块状，包括三槽模具片和两槽模具片，三槽模具片和两槽模具片两两间隔放置；所述三槽模具片的横断面为扇形，内、外表面分别为弧面，在内表面的两端部和中部分别设置三道平行的槽体，每道槽体分别沿三槽槽具片的弧面设置；所述两槽模具片的横断面为扇形，内、外表面分别为弧面，在内表面的两端部分别设置两道平行的槽体，每道槽体分别沿两槽模具片的弧面设置。
2.如权利要求1所述的三元催化转化器的封装模具，其特征是：所述模具本体为8片。
3.一种三元催化转化器的封装方法，其特征是，包括以下工艺步骤：
(1)检测陶瓷载体的直径D1，对减振垫的重量进行称重得到减振垫的重量G1；
(2)将减振垫包裹在陶瓷载体上，减振垫开口向下，把包裹着减振垫的陶瓷载体推入筒体内；
(3)通将筒体放入三元催化转化器的封装模具内，对筒体进行缩径；筒体缩径后的直径D＝D1+2T+2T1， A为减振垫的理论面比重，B为减振垫压缩后的理论厚度，S为减振垫的理论面积，T1为筒体的壁厚；
(4)对筒体两端进行缩口。
4.如权利要求1所述的三元催化转化器的封装方法，其特征是：对封装后的三元催化转化器进行轴向位移检测，位移≤0.3mm。
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