CN110315232A - 车架座管焊接方法及其焊接辅助治具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车架座管焊接方法及其焊接辅助治具，先将车架的座管与上管和上叉分别进行组立；然后采用快拆夹紧机构固定夹紧座管；将座管与上管和上叉的焊道分别划分成左侧焊道、右侧焊道、上方焊道和下方焊道，并交叉交叉焊接座管与上管和上叉的左侧焊道和右侧焊道以及座管与上管和上叉的上方焊道和下方焊道，最后，拆下快拆夹紧机构并对车架进行热处理，焊接辅助治具的点焊台能固定车架，快拆夹紧机构的旋转低速转动的安装于固定柱一端，固定柱和旋转柱形成的整体恰能够插设于座管内，且固定柱与座管保持紧密配合的连接状态，本发明能降低前期模具成本投入；节省人工，提高生产率，座管与上管和上叉焊接后能保持座管圆度。
Description
技术领域
本发明涉及一种自行车焊接方法，特别涉及一种车架座管焊接方法及其焊接辅助治具。
背景技术
自行车车架生产过程中，经常会遇到管件弯曲变形的问题，自行车车架座管需求一段比较长的直管，且有较高真直度要求，以确保坐垫杆可以在座管里面轻松插入，能方便调节坐垫高度。
一般情况下，男式自行车上叉和上管在同一高度上，焊接后座管变形几乎是前后对称的，尽管还会存在一些小的弯曲变形，在车架热处理过程中，会对座管加以校直处理就能满足使用需求；而女车自行车上叉和上管不在同一高度，先后与座管焊接后，座管会弯曲呈"S"形，受车架结构和空间的影响，女车弯曲校正又是非常困难的。女车焊接在焊接过程中需加以控制和防范。
铝合金管件由于其硬度相对较小，热膨胀系数较大，在薄壁、薄板类零件的焊接和热处理中容易发生变形。焊接过程中热量过于集中一点，管件内部产生内应力，在下一次焊接过程中容易失稳，尤其是女式自行车车架的座管前、后焊点错开比较多，两次内应力相互牵扯，极易造成座管前、后方向"S"弯，女车人工修复受车架结构空间影响，作业比较困难。
现有克服铝合金自行车女车座管变形的做法是，往女车座管内插入硬度高于铝合金的金属保持件，该保持件需要配合管件的内型腔尺寸来做，在管件孔内起到内衬固形作用，直到热处理车架内应力消除后，再从座管内拔出来，由于每一台车架都要使用上述保持件，保持件在生产过程中占用工时比较长，需要批量性的投入金属保持件，还要有专业设备进行保持件的插入和拔出，保持件需要耐高温(和铝合金车架一起进行热处理)、长期使用不能生锈，尺寸稳定性要好，保持件一般要选用不锈钢材料，不能共用同一规格，需要投入较多的模具成本和人力，还严重影响生产的效率。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了一种车架座管焊接方法及其焊接辅助治具，该车架座管焊接方法及其焊接辅助治具实现了座管与上管和上叉交的快速焊接，焊接变形少，焊接成本低。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种车架座管焊接方法，具体步骤如下：
步骤一：以骑行时车架状态为基准，将车架的座管与上管和上叉分别进行组立；
步骤二：采用快拆夹紧机构固定夹紧座管；
步骤三：将座管与上管和上叉的焊道进行划分，分别为整体沿纵向面延伸的左侧焊道、整体沿纵向面延伸的右侧焊道、整体沿水平方向延伸的上方焊道和整体沿水平方向延伸的下方焊道，其中，左侧焊道与右侧焊道沿座管的纵向中心面对称设置，上方焊道与下方焊道对称设置左侧焊道和右侧焊道的长度为上方焊道和下方焊道长度的两倍，该种对称的划分焊道方式，有利于变形相互抵消，实现座管圆度的控制；
步骤四：交叉焊接座管与上管和上叉的左侧焊道和右侧焊道；
步骤五：交叉焊接座管与上管和上叉的上方焊道和下方焊道；
步骤六：拆下快拆夹紧机构；
步骤七：对车架进行热处理。
作为本发明的进一步改进，所述步骤四中，顺序焊接座管与上管的左侧焊道、座管与上叉的左侧焊道、座管与上管的右侧焊道和座管与上叉的右侧焊道，所述步骤五中，顺序焊接座管与上管的上方焊道、座管与上叉的上方焊道、座管与上管的下方焊道和座管与上叉的下方焊道。
作为本发明的进一步改进，所述步骤一中先将车架的座管与上管进行组立，然后对座管与上管进行至少一处点焊，再将车架的座管与上叉进行组立，然后对座管与上叉进行至少一处点焊。
作为本发明的进一步改进，所述座管与上管和上叉分别安放在固定台上组立，先进行四处点焊，分别位于左侧焊道与上方焊道和下方焊道的交叉点上，以及右侧焊道与上方焊道和下方焊道的交叉点上。
作为本发明的进一步改进，在车架的座管与上管和上叉点焊完成后，将整体机构固定安装在焊接台上。
作为本发明的进一步改进，在焊接台上设置翻转机构，座管与上管和上叉点焊完成后的整体机构固定在翻转机构上，座管与上管和上叉的左侧焊道焊接完成后，翻转机构带动车架翻转180度后，进行座管与上管和上叉的右侧焊道焊接。
作为本发明的进一步改进，步骤四和步骤五在焊接过程中通过风冷的方式对焊缝进行冷却，焊接完成后通过导热性较好的工件对焊接部位进行接触式导热冷却。
一种焊接辅助治具，包括快拆夹紧机构和焊接台，所述点焊完成的车架能够固定定位于点焊台上，快拆夹紧机构包括固定柱、旋转柱和旋转驱动装置，所述旋转柱能够绕其轴线相对转动的安装于固定柱轴向一端，且旋转柱直径小于座管内径，旋转驱动装置驱动旋转柱低速旋转，固定柱和旋转柱形成的整体恰能够插设于座管内，且固定柱与座管保持紧密配合的连接状态。
作为本发明的进一步改进，焊接台上设有翻转机构，所述翻转机构包括U形支架、车架固定板、摆动转轴和摆动驱动装置，U形支架固定安装于焊接台上，一组同轴的摆动转轴分别轴向止动且圆周方向能够转动的安装于U形支架两侧壁上，摆动驱动装置能够驱动摆动转轴旋转设定角度，车架固定板两端分别与一组摆动转轴固定连接，车架固定板上设有与座管焊接部位正对的镂空部，车架固定板上设有五通定位销、上管夹紧块、上叉夹紧块和车首管定位机构，所述五通定位销能够插设于车架的五通孔内，上管夹紧块和上叉夹紧块上分别形成有仅供上管和上叉容纳的通道，车首管定位机构能够插设于车架车首管内，快拆夹紧机构能够轴向滑动的定位于车架固定板上，还设有快拆驱动装置，快拆驱动装置驱动快拆夹紧机构滑动。
作为本发明的进一步改进，所述翻转机构还包括滑动块和快夹机构，所述滑动块能够沿垂直车座管轴向方向滑动的安装于车架固定板上，滑动块上设有平行间隔排列的第一挡壁和第二挡壁，车架上的车首管恰能够容纳于第一挡壁和第二挡壁之间，且第一挡壁和第二挡壁上分别设有与车首管两端正对的镂空穿孔，车首管定位机构恰能够经过第一挡壁和第二挡壁上的镂空穿孔插入车首管内，两个快夹机构分别固定安装于第一挡壁和第二挡壁上，两个快夹机构上分别设有一个顶杆，两个顶杆分别能够顶紧车首管轴向两端。
本发明的有益技术效果是：本发明通过快拆夹紧机构夹紧座管，不需要依规格或车种定制座管衬棒，快拆夹紧装置能快速取放，对夹头快速更换后能适用不同规格的座管，能够降低前期模具成本投入；焊接制程中由同一个工人来完成取放和焊接，这样就能取消掉焊接前往座管内打进衬棒和热处理后从座管内拔出衬棒的工人，提高了生产率，在模具和人力投入上面能有效控制，使生产投入成本更合理，且通过座管与上管和上叉交叉焊接能够有效减少变形量，保持座管圆度。
附图说明
图1为自行车男车管件结构主视图；
图2为自行车女车管件结构主视图；
图3为自行车女车管件焊接变形示意图；
图4为本发明车座管与上管和上叉焊接截面图；
图5为本发明的翻转机构结构原理主视图；
图6为本发明的翻转机构结构原理左视图；
图7为本发明的快拆夹紧机构结构原理主视图；
图8为本发明的快拆夹紧机构使用状态图。
具体实施方式
实施例：一种车架座管焊接方法，具体步骤如下：
步骤一：以骑行时车架状态为基准，将车架的座管1与上管2和上叉3分别进行组立；
步骤二：采用快拆夹紧机构17固定夹紧座管1；
步骤三：将座管1与上管2和上叉3的焊道进行划分，分别为整体沿纵向面延伸的左侧焊道4、整体沿纵向面延伸的右侧焊道5、整体沿水平方向延伸的上方焊道6和整体沿水平方向延伸的下方焊道7，其中，左侧焊道4与右侧焊道5沿座管1的纵向中心面对称设置，上方焊道6与下方焊道7对称设置左侧焊道4和右侧焊道5的长度为上方焊道6和下方焊道7长度的两倍，该种对称的划分焊道方式，有利于变形相互抵消，实现座管1圆度的控制；
步骤四：交叉焊接座管1与上管2和上叉3的左侧焊道4和右侧焊道5；
步骤五：交叉焊接座管1与上管2和上叉3的上方焊道6和下方焊道7；
步骤六：拆下快拆夹紧机构17；
步骤七：对车架进行热处理。
焊接前通过快拆夹紧机构17对座管1进行夹紧定位，快拆夹紧机构17能够适用不同座管1规格，夹紧装置仅在焊接的较短时间内使用，使生产变得顺畅，降低了模具费用投入，将管件一周上的焊道分段，并进行先后交叉焊接，避免热量过于集中一点，能使焊接变形量大大减小，有利于保持自行车座管1圆度。
所述步骤四中，顺序焊接座管1与上管2的左侧焊道4、座管1与上叉3的左侧焊道4、座管1与上管2的右侧焊道5和座管1与上叉3的右侧焊道5，所述步骤五中，顺序焊接座管1与上管2的上方焊道6、座管1与上叉3的上方焊道6、座管1与上管2的下方焊道7和座管1与上叉3的下方焊道7。该焊接顺序实现充分交叉，此外也可以是其他的交叉排序方式。
所述步骤一中先将车架的座管1与上管2进行组立，然后对座管1与上管2进行至少一处点焊8，再将车架的座管1与上叉3进行组立，然后对座管1与上叉3进行至少一处点焊8。先点焊8固定，然后进行焊道焊接，保证焊道焊接时管件之间位置固定，不会发生错位，保证焊接精度，更可以进一步减小管件变形。
所述座管1与上管2和上叉3分别按安放在固定台上组立，先进行四处点焊8，分别位于左侧焊道4与上方焊道6和下方焊道7的交叉点上，以及右侧焊道5与上方焊道6和下方焊道7的交叉点上。通过多个点的点焊8，保证座管1与上管2和上叉3为组立位置稳定，同时有利于标记不同段焊道位置，确保后续交叉焊接的位置对称性好，降低焊接变形量。
在车架的座管1与上管2和上叉3点焊8完成后，将整体机构固定安装在焊接台10上。通过固定安装在焊接台10上，实现对车架整体机构的固定定位，便于对焊道进行焊接，焊接台10上可以设置定位槽、夹紧机构等等实现车架的定位。
在焊接台10上设置翻转机构，座管1与上管2和上叉3点焊8完成后的整体机构固定在翻转机构上，座管1与上管2和上叉3的左侧焊道4焊接完成后，翻转机构带动车架翻转180度后，进行座管1与上管2和上叉3的右侧焊道5焊接。在焊接台10上设置翻转机构，实现对车架的固定定位的同时，在车架一侧焊接完成后，可以自动翻转180度，实现另一侧的焊接，焊接工人不需要绕到另一面去焊接，焊接工作效率大大提高。
步骤四和步骤五在焊接过程中通过风冷的方式对焊缝进行冷却，焊接完成后通过导热性较好的工件对焊接部位进行接触式导热冷却。在焊接过程中增加风冷，焊接后通过导热性较好的工件对焊接部位快速导热，避免热量过于集中一点，有效降低焊接变形量。
一种焊接辅助治具，包括快拆夹紧机构17和焊接台，所述点焊完成的车架能够固定定位于点焊台上，快拆夹紧机构17包括固定柱23、旋转柱24和旋转驱动装置，所述旋转柱24能够绕其轴线相对转动的安装于固定柱23轴向一端，且旋转柱24直径小于座管内径，旋转驱动装置驱动旋转柱24低速旋转，固定柱23和旋转柱24形成的整体恰能够插设于座管内，且固定柱23与座管保持紧密配合的连接状态。旋转柱24在快拆夹紧机构17安装时，起到导向作用，安装后，固定柱23起到胀紧座管1内壁的作用，旋转柱24低速旋转，避免座管1焊接时发生变形。
焊接台上设有翻转机构，所述翻转机构包括U形支架11、车架固定板12、摆动转轴13和摆动驱动装置，U形支架11固定安装于焊接台上，一组同轴的摆动转轴13分别轴向止动且圆周方向能够转动的安装于U形支架11两侧壁上，摆动驱动装置能够驱动摆动转轴13旋转设定角度，车架固定板12两端分别与一组摆动转轴13固定连接，车架固定板12上设有与座管焊接部位正对的镂空部，车架固定板12上设有五通定位销14、上管夹紧块15、上叉夹紧块16和车首管定位机构9，所述五通定位销14能够插设于车架的五通孔内，上管夹紧块15和上叉夹紧块16上分别形成有仅供上管和上叉容纳的通道，车首管定位机构9能够插设于车架车首管内，快拆夹紧机构17能够轴向滑动的定位于车架固定板12上，还设有快拆驱动装置，快拆驱动装置驱动快拆夹紧机构17滑动。通过车架固定板12上的五通定位销14、上管夹紧块15、上叉夹紧块16和车首管定位机构9共同作用实现对车架的固定定位，进而实现对座管与上管和上叉的焊接，一面焊接完成后，摆动转轴13转动180度，即可实现车架翻面，对座管与上管和上叉另一面进行焊接，该结构在焊接过程中车架被稳定定位，焊接精度高，一面焊接完成后，可以快速翻转车架进行另一面焊接，避免了对车架进行翻面重新定位，焊接效率高，焊接精度高。
所述翻转机构还包括滑动块19和快夹机构20，所述滑动块19能够沿垂直车座管轴向方向滑动的安装于车架固定板12上，滑动块19上设有平行间隔排列的第一挡壁21和第二挡壁22，车架上的车首管恰能够容纳于第一挡壁21和第二挡壁22之间，且第一挡壁21和第二挡壁22上分别设有与车首管两端正对的镂空穿孔，车首管定位机构9恰能够经过第一挡壁21和第二挡壁22上的镂空穿孔插入车首管内，两个快夹机构20分别固定安装于第一挡壁21和第二挡壁22上，两个快夹机构20上分别设有一个顶杆，两个顶杆分别能够顶紧车首管轴向两端。
Claims (10)
1.一种车架座管焊接方法，其特征为：具体步骤如下：
步骤一：以骑行时车架状态为基准，将车架的座管与上管和上叉分别进行组立；
步骤二：采用快拆夹紧机构(17)固定夹紧座管；
步骤三：将座管(1)与上管(2)和上叉(3)的焊道进行划分，分别为整体沿纵向面延伸的左侧焊道(4)、整体沿纵向面延伸的右侧焊道(5)、整体沿水平方向延伸的上方焊道(6)和整体沿水平方向延伸的下方焊道(7)；
步骤四：交叉焊接座管与上管和上叉的左侧焊道和右侧焊道；
步骤五：交叉焊接座管与上管和上叉的上方焊道和下方焊道；
步骤六：拆下快拆夹紧机构；
步骤七：对车架进行热处理。
2.根据权利要求1所述的车架座管焊接方法，其特征为：所述步骤四中，顺序焊接座管与上管的左侧焊道、座管与上叉的左侧焊道、座管与上管的右侧焊道和座管与上叉的右侧焊道，所述步骤五中，顺序焊接座管与上管的上方焊道、座管与上叉的上方焊道、座管与上管的下方焊道和座管与上叉的下方焊道。
3.根据权利要求1所述的车架座管焊接方法，其特征为：所述步骤一中先将车架的座管与上管进行组立，然后对座管与上管进行至少一处点焊(8)，再将车架的座管与上叉进行组立，然后对座管与上叉进行至少一处点焊。
4.根据权利要求3所述的车架座管焊接方法，其特征为：所述座管与上管和上叉分别按安放在固定台上组立，先进行四处点焊，分别位于左侧焊道与上方焊道和下方焊道的交叉点上，以及右侧焊道与上方焊道和下方焊道的交叉点上。
5.根据权利要求3所述的车架座管焊接方法，其特征为：在车架的座管与上管和上叉点焊完成后，将整体机构固定安装在焊接台(10)上。
6.根据权利要求5所述的车架座管焊接方法，其特征为：在焊接台上设置翻转机构，座管与上管和上叉点焊完成后的整体机构固定在翻转机构上，座管与上管和上叉的左侧焊道焊接完成后，翻转机构带动车架翻转180度后，进行座管与上管和上叉的右侧焊道焊接。
7.根据权利要求1所述的车架座管焊接方法，其特征为：步骤四和步骤五在焊接过程中通过风冷的方式对焊缝进行冷却，焊接完成后通过导热性较好的工件对焊接部位进行接触式导热冷却。
8.一种权利要求1所述的车架座管焊接方法所用的焊接辅助治具，其特征为：包括快拆夹紧机构(17)和焊接台，所述点焊完成的车架能够固定定位于点焊台上，快拆夹紧机构包括固定柱(23)、旋转柱(24)和旋转驱动装置，所述旋转柱能够绕其轴线相对转动的安装于固定柱轴向一端，且旋转柱直径小于座管内径，旋转驱动装置驱动旋转柱低速旋转，固定柱和旋转柱形成的整体恰能够插设于座管内，且固定柱与座管保持紧密配合的连接状态。。
9.根据权利要求8所述的焊接辅助治具，其特征为：焊接台上设有翻转机构，所述翻转机构包括U形支架(11)、车架固定板(12)、摆动转轴(13)和摆动驱动装置，U形支架固定安装于焊接台上，一组同轴的摆动转轴分别轴向止动且圆周方向能够转动的安装于U形支架两侧壁上，摆动驱动装置能够驱动摆动转轴旋转设定角度，车架固定板两端分别与一组摆动转轴固定连接，车架固定板上设有与座管焊接部位正对的镂空部，车架固定板上设有五通定位销(14)、上管夹紧块(15)、上叉夹紧块(16)和车首管定位机构(9)，所述五通定位销能够插设于车架的五通孔内，上管夹紧块和上叉夹紧块上分别形成有仅供上管和上叉容纳的通道，车首管定位机构能够插设于车架车首管内，快拆夹紧机构能够轴向滑动的定位于车架固定板上，还设有快拆驱动装置，快拆驱动装置驱动快拆夹紧机构滑动。
10.根据权利要求9所述的焊接辅助治具，其特征为：所述翻转机构还包括滑动块(19)和快夹机构(20)，所述滑动块能够沿垂直车座管轴向方向滑动的安装于车架固定板上，滑动块上设有平行间隔排列的第一挡壁(21)和第二挡壁(22)，车架上的车首管恰能够容纳于第一挡壁和第二挡壁之间，且第一挡壁和第二挡壁上分别设有与车首管两端正对的镂空穿孔，车首管定位机构恰能够经过第一挡壁和第二挡壁上的镂空穿孔插入车首管内，两个快夹机构分别固定安装于第一挡壁和第二挡壁上，两个快夹机构上分别设有一个顶杆，两个顶杆分别能够顶紧车首管轴向两端。
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