CN105478960A - 铝合金自行车车架自动焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种铝合金自行车车架自动焊接方法，包括焊接机械手、设在焊接机械手上的焊枪、与所述焊枪配合的焊机、控制所述焊接机械手运动的控制柜和用于夹持工件的焊接夹具；所述焊接夹具包括底板、驱动所述底板旋转第一驱动电机和驱动所述第一驱动电机旋转的第二驱动电机；所述底板上于自行车车架的头管、上管和下管的连接处镂空形成第一焊接工位，所述底板上于自行车车架的五通、上管和中管的连接处镂空形成第二焊接工位，所述底板上于自行车车架的上管和中管的连接处镂空形成第三焊接工位；底板上设有固定五通、中管、上管、下管和头管的固定装置。焊接时，把各个管件先固定，然后点焊，最后对管件连接处进行360°焊接，焊接效率高，质量好。

Description

铝合金自行车车架自动焊接方法
技术领域
本发明涉及金属焊接领域，尤其是铝合金自行车车架自动焊接方法。
背景技术
目前自行车车架的款式日新月异，自行车车架的生产具有个性化、批量小的特点。因此就需要在车架焊接加工前使用不同的专用工装。如果频繁地制作新的工装以满足需求，会使得制作成本变大。现有技术中也存在一些设置在具体夹紧结构上的可供作出位置调整的焊接工装，然而它们可调范围仍然比较小，成为了自行车车架生产批量小、个性化趋
势的一项约束。为了增强焊接的适应性，出现一种可调的自行车焊接装置，如中国专利，公开号为104759816的自行车车架焊接专用工装，包括水平设置的底梁，底梁的上表面设置有沿其长度方向延伸的安装槽；第一夹紧装置；第二夹紧装置；第三夹紧装置；第四夹紧装置；第五夹紧装置；第一夹紧装置、第二夹紧装置、第三夹紧装置、第四夹紧装置、第五夹紧装置沿安装槽的延伸方向依序排列，且第一夹紧装置、第二夹紧装置、第三夹紧装置、第四夹紧装置、第五夹紧装置的底部均具有与滑动槽滑动配合的滑动件，滑动件上设置有将滑动件固定在底梁上的固定件。上述焊接工装虽然能够根据车架做调整，以适应不同车架的焊接需求，但是其整体体积较大，占用空间，操作起来比较麻烦；另外，该种焊接工装体积过大，难以配合焊接机械手实行全自动焊接。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种铝合金自行车车架自动焊接方法，操作方便，配合焊接机械手一体式焊接，焊接效率高，焊接质量好。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种铝合金自行车车架自动焊接方法，基于焊接设备实施，所述焊接设备包括焊接机械手、设在焊接机械手上的焊枪、与所述焊枪配合的焊机、控制所述焊接机械手运动的控制柜和用于夹持工件的焊接夹具；其特征在于：所述焊接夹具包括底板、驱动所述底板旋转第一驱动电机和驱动所述第一驱动电机旋转的第二驱动电机；所述底板上于自行车车架的头管、上管和下管的连接处镂空形成第一焊接工位，所述底板上于自行车车架的五通、下管和中管的连接处镂空形成第二焊接工位，所述底板上于自行车车架的上管和中管的连接处镂空形成第三焊接工位；所述底板上于自行车车架五通处设有用于固定五通的五通固定装置，所述底板上于自行车车架中管处设有用于固定中管的中管固定装置，所述底板上于自行车车架上管处设有用于固定上管的五上管固定装置，所述底板上于自行车车架下管处设有用于固定下管的下管固定装置，所述底板上于自行车车架头管处设有用于固定头管的头管固定装置，所述五通固定装置、中管固定装置、上管固定装置、下管固定装置和头管固定装置均设置在底板的同一侧；
所述焊接方法包括以下步骤：
（1）按顺序执行以下步骤
1.1）利用五通固定装置将五通固定在底板上；
1.2）利用中管固定装置将中管固定在底板上，调整中管与五通连接处的配合；
1.3）利用上管固定装置将上管固定在底板上，调整上管与中管连接处的配合；
1.4）利用下管固定装置将下管固定在底板上，调整下管与五通连接处的配合；
1.5）利用头管固定装置将头管固定在底板上，调整头管、上管和下管连接处的配合；
（2）利用焊接机械手对管件之间的连接处进行点焊；
（3）利用焊接机械手依次对五通与中管的连接处、五通与下管的连接处、上管与中管的连接处、头管与上管的连接处、以及上管与下管的连接处进行焊接，焊接过程中，第一驱动电机和第二驱动电机驱动底板旋转和反转，实现360°焊接。
本发明工作原理：先将管件一一固定在底板的固定装置上进行固定，构成自行车车架模型；此时可以对管件各个连接处进行微调，以适合焊接；启动焊接机械手，第一驱动电机和第二驱动电机配合焊接机械手的动作，实现360°焊接，各个位置的焊接一气呵成，加强焊接的流畅度，提高焊接效率和焊接质量；底板上在管件的连接处设有镂空，使管件连接处的360°位置均裸露，方便焊接机械手对管件的焊接。
作为改进，所述焊接机械手的两侧均设有一个焊接夹具。一个焊接夹具在焊接时，另一个焊接夹具用于上料，两个焊接夹具交替使用，有助于提高生产效率。
作为改进，所述底板通过连接板与第一驱动电机的输出轴连接，所述底板与连接板垂直，底板与连接板通过焊接连接，底板与连接板的连接处设有加强板。
作为改进，所述五通固定装置包括供五通插入定位的定位销、用于插入五通表面线孔防止五通转动的插销和用于压紧五通的五通压紧机构。
作为改进，所述中管固定装置包括用于放置中管的中管定位块、设于所述中管定位块一侧且用侧面压紧中管的中管推紧机构和用于顶部压紧中管的中管压紧机构；所述中管定位块上设有与中管表面契合的第一弧面，所述中管推紧机构包括中管推紧块，中管推紧块上设有与中管表面契合的第二弧面，第一弧面与第二弧面配合夹持中管。
作为改进，所述上管固定装置包括用于放置上管的上管定位块、设于所述上管定位块一侧且用侧面压紧上管的上管推紧机构和用于顶部压紧上管的上管压紧机构；所述上管定位块上设有与上管表面契合的第一弧面，所述上管推紧机构包括上管推紧块，上管推紧块上设有与上管表面契合的第二弧面，第一弧面与第二弧面配合夹持上管。
作为改进，所述下管固定装置包括用于放置下管的下管定位块、设于所述下管定位块一侧且用侧面压紧下管的下管推紧机构和用于顶部压紧下管的下管压紧机构；所述下管定位块上设有与下管表面契合的第一弧面，所述下管推紧机构包括下管推紧块，下管推紧块上设有与下管表面契合的第二弧面，第一弧面与第二弧面配合夹持下管。
作为改进，所述头管固定装置包括用于放置头管的头管定位块和设于所述头管定位块一侧且用侧面压紧头管的头管推紧机构。
作为改进，焊枪采用超冷焊接，能够直接焊接铝合金关键，为全自动化焊接提供便利，提高焊接质量。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
自行车车架的各个组成关键可以通过在底板上的固定装置进行固定，此时可以对管件各个连接处进行微调，以适合焊接；启动焊接机械手，第一驱动电机和第二驱动电机配合焊接机械手的动作，实现360°焊接，各个位置的焊接一气呵成，加强焊接的流畅度，提高焊接效率和焊接质量；底板上在管件的连接处设有镂空，使管件连接处的360°位置均裸露，方便焊接机械手对管件的焊接。
附图说明
图1为本发明自动焊接设备结构示意图。
图2为焊接夹具结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种铝合金自行车车架自动焊接设备，包括焊接机械手2、设在焊接机械手2上的焊枪、与所述焊枪配合的焊机、控制所述焊接机械手2运动的控制柜和用于夹持工件的焊接夹具1。
所述焊接机械手2采用交流伺服电机作为转动运动副，具有结构紧凑、高输出、响应快、高可靠性等特点。因此，使焊接机械手2本体更紧凑、更灵活，同时，具有了更大的运动空间和更好的稳定性，以及可以适应各种焊接工艺姿态。
本发明焊机采用CMT焊机和CMT焊枪，在全数字化的控制下，它的过渡方式完全区别于传统的熔滴过渡方式，CMT技术将送丝和焊接过程控制直接的联系起来，帮助焊丝与熔滴分离，实现了近乎无电流状态下的熔滴过度，使整个焊接过程在“冷”和“热”的交替中循环往复，电弧温度和熔滴温度相对更“冷”，可以很轻松的实现低热输入量和无飞溅过渡焊接。可以应用于结构钢、涂层结构钢、铁素体/奥氏体不锈钢、双相钢、镍基材料、铝合金、特殊材料、镁合金和铜合金。
如图1所示，所述焊接机械手2的两侧均设有一个焊接夹具1，一个焊接夹具1在焊接时，另一个焊接夹具1用于上料，两个焊接夹具1交替使用，有助于提高生产效率。
如图2所示，所述焊接夹具1包括底板3、驱动所述底板3旋转第一驱动电机4和驱动所述第一驱动电机4旋转的第二驱动电机5。所述底板3通过连接板与第一驱动电机4的输出轴连接，所述底板3与连接板垂直，底板3与连接板通过焊接连接，底板3与连接板的连接处设有加强板7；第一驱动电机4可以驱动底板3进行360度旋转，所述第二驱动电机5可以驱动第一驱动电机4连通底板3在一定角度内进行翻转，从而使固定在底板3上的自行车车架以不同的角度配合焊接机械手2的焊接，是实现车架全自动化焊接的关键因素之一。
如图2所示，所述底板3上于自行车车架的头管8、上管10和下管9的连接处镂空形成第一焊接工位28，所述底板3上于自行车车架的五通12、下管9和中管11的连接处镂空形成第二焊接工位27，所述底板3上于自行车车架的上管10和中管11的连接处镂空形成第三焊接工位26。底板3为一整块钢板，其强度好，不容易变形，所以固定管件时位置更精确；在底板3上巧妙的镂空，可以露出管件的焊接连接位置，方便焊接机械手2多角度的焊机需求。
如图2所示，所述底板3上于自行车车架五通12处设有用于固定五通12的五通固定装置，所述底板3上于自行车车架中管11处设有用于固定中管11的中管固定装置，所述底板3上于自行车车架上管10处设有用于固定上管10的五上管固定装置，所述底板3上于自行车车架下管9处设有用于固定下管9的下管固定装置，所述底板3上于自行车车架头管8处设有用于固定头管8的头管固定装置，所述五通固定装置、中管固定装置、上管固定装置、下管固定装置和头管固定装置均设置在底板3的同一侧。所述五通固定装置包括供五通12插入定位的定位销、用于插入五通12表面线孔防止五通12转动的插销24和用于压紧五通12的五通压紧机构25。所述中管固定装置包括用于放置中管11的中管定位块21、设于所述中管定位块21一侧且用侧面压紧中管11的中管推紧机构22和用于顶部压紧中管11的中管压紧机构20；所述中管定位块21上设有与中管11表面契合的第一弧面，所述中管推紧机构22包括中管推紧块，中管推紧块上设有与中管11表面契合的第二弧面，第一弧面与第二弧面配合夹持中管11。所述上管固定装置包括用于放置上管10的上管定位块14、设于所述上管定位块14一侧且用侧面压紧上管10的上管推紧机构16和用于顶部压紧上管10的上管压紧机构15；所述上管定位块14上设有与上管10表面契合的第一弧面，所述上管推紧机构16包括上管推紧块，上管推紧块上设有与上管10表面契合的第二弧面，第一弧面与第二弧面配合夹持上管10。所述下管固定装置包括用于放置下管9的下管定位块18、设于所述下管定位块18一侧且用侧面压紧下管9的下管推紧机构19和用于顶部压紧下管9的下管压紧机构17；所述下管定位块18上设有与下管9表面契合的第一弧面，所述下管推紧机构19包括下管推紧块，下管推紧块上设有与下管9表面契合的第二弧面，第一弧面与第二弧面配合夹持下管9。所述头管固定装置包括用于放置头管8的头管定位块和设于所述头管定位块一侧且用侧面压紧头管8的头管推紧机构13。
铝合金自行车车架自动焊接设备的焊接方法，包括以下步骤
（1）按顺序执行以下步骤
1.1）利用五通固定装置将五通固定在底板3上；
1.2）利用中管固定装置将中管固定在底板3上，调整中管与五通连接处的配合；
1.3）利用上管固定装置将上管固定在底板3上，调整上管与中管连接处的配合；
1.4）利用下管固定装置将下管固定在底板3上，调整下管与五通连接处的配合；
1.5）利用头管固定装置将头管固定在底板3上，调整头管、上管和下管连接处的配合；
（2）利用焊接机械手2对管件之间的连接处进行点焊；
（3）利用焊接机械手2依次对五通与中管的连接处、五通与下管的连接处、上管与中管的连接处、头管与上管的连接处、以及上管与下管的连接处进行焊接，焊接过程中，第一驱动电机4和第二驱动电机5驱动底板3旋转和反转，实现360°焊接；
（4）将所有气缸退位，保持车架处于非夹紧状态；
（5）以五通为中心，顺时针旋转车架10°，然后取出车架。

Claims (9)

1.一种铝合金自行车车架自动焊接方法，其特征在于，基于焊接设备实施，所述焊接设备包括焊接机械手、设在焊接机械手上的焊枪、与所述焊枪配合的焊机、控制所述焊接机械手运动的控制柜和用于夹持工件的焊接夹具；其特征在于：所述焊接夹具包括底板、驱动所述底板旋转第一驱动电机和驱动所述第一驱动电机旋转的第二驱动电机；所述底板上于自行车车架的头管、上管和下管的连接处镂空形成第一焊接工位，所述底板上于自行车车架的五通、下管和中管的连接处镂空形成第二焊接工位，所述底板上于自行车车架的上管和中管的连接处镂空形成第三焊接工位；所述底板上于自行车车架五通处设有用于固定五通的五通固定装置，所述底板上于自行车车架中管处设有用于固定中管的中管固定装置，所述底板上于自行车车架上管处设有用于固定上管的五上管固定装置，所述底板上于自行车车架下管处设有用于固定下管的下管固定装置，所述底板上于自行车车架头管处设有用于固定头管的头管固定装置，所述五通固定装置、中管固定装置、上管固定装置、下管固定装置和头管固定装置均设置在底板的同一侧；
所述焊接方法包括以下步骤：
（1）按顺序执行以下步骤
1.1）利用五通固定装置将五通固定在底板上；
1.2）利用中管固定装置将中管固定在底板上，调整中管与五通连接处的配合；
1.3）利用上管固定装置将上管固定在底板上，调整上管与中管连接处的配合；
1.4）利用下管固定装置将下管固定在底板上，调整下管与五通连接处的配合；
1.5）利用头管固定装置将头管固定在底板上，调整头管、上管和下管连接处的配合；
（2）利用焊接机械手对管件之间的连接处进行点焊；
（3）利用焊接机械手依次对五通与中管的连接处、五通与下管的连接处、上管与中管的连接处、头管与上管的连接处、以及上管与下管的连接处进行焊接，焊接过程中，第一驱动电机和第二驱动电机驱动底板旋转和反转，实现360°焊接。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金自行车车架自动焊接方法，其特征在于：所述焊接机械手的两侧均设有一个焊接夹具。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金自行车车架自动焊接方法，其特征在于：所述底板通过连接板与第一驱动电机的输出轴连接，所述底板与连接板垂直，底板与连接板通过焊接连接，底板与连接板的连接处设有加强板。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金自行车车架自动焊接方法，其特征在于：所述五通固定装置包括供五通插入定位的定位销、用于插入五通表面线孔防止五通转动的插销和用于压紧五通的五通压紧机构。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金自行车车架自动焊接方法，其特征在于：所述中管固定装置包括用于放置中管的中管定位块、设于所述中管定位块一侧且用侧面压紧中管的中管推紧机构和用于顶部压紧中管的中管压紧机构；所述中管定位块上设有与中管表面契合的第一弧面，所述中管推紧机构包括中管推紧块，中管推紧块上设有与中管表面契合的第二弧面，第一弧面与第二弧面配合夹持中管。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金自行车车架自动焊接方法，其特征在于：所述上管固定装置包括用于放置上管的上管定位块、设于所述上管定位块一侧且用侧面压紧上管的上管推紧机构和用于顶部压紧上管的上管压紧机构；所述上管定位块上设有与上管表面契合的第一弧面，所述上管推紧机构包括上管推紧块，上管推紧块上设有与上管表面契合的第二弧面，第一弧面与第二弧面配合夹持上管。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金自行车车架自动焊接方法，其特征在于：所述下管固定装置包括用于放置下管的下管定位块、设于所述下管定位块一侧且用侧面压紧下管的下管推紧机构和用于顶部压紧下管的下管压紧机构；所述下管定位块上设有与下管表面契合的第一弧面，所述下管推紧机构包括下管推紧块，下管推紧块上设有与下管表面契合的第二弧面，第一弧面与第二弧面配合夹持下管。
8.根据权利要求1所述的一种铝合金自行车车架自动焊接方法，其特征在于：所述头管固定装置包括用于放置头管的头管定位块和设于所述头管定位块一侧且用侧面压紧头管的头管推紧机构。
9.根据权利要求1所述的一种铝合金自行车车架自动焊接方法，其特征在于：焊枪采用超冷焊接。
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