CN111922601A - 一种引出搅拌摩擦焊匙孔的焊接工装及焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于搅拌摩擦焊领域，涉及一种引出搅拌摩擦焊匙孔的焊接工装及焊接工艺，包括底板和固定安装在底板上的支撑底座、定位装置和两个或两个以上的推紧装置，电机壳套装在支撑底座上，月牙型封板安装在电机壳的水道上，支撑底座上端固定安装有三个或三个以上用于固定收弧板的收弧装置；收弧装置包括端部呈弧形的L型底座、固定安装在底座上方的倒L型压板、穿设在底座外侧的推进螺栓和固定安装在推进螺栓推进端的推块，底座与压板通过压紧螺栓进行固定，底座的侧壁上开设有导向槽，推进螺栓插设在该导向槽内，解决现有电机壳厚度较大，补焊后易出现未熔合、内部气孔等缺陷，造成产品合格率低，影响生产节拍和加工成本的问题。
Description
技术领域
本发明属于搅拌摩擦焊领域，涉及一种引出搅拌摩擦焊匙孔的焊接工装及焊接工艺。
背景技术
随着国内外新能源汽车的高速发展，汽车轻量化已经成为一种大趋势，铝合金在新能源汽车使用的比例越来越大，进而促成铝合金的焊接方式由传统的MIG、TIG焊转变成激光焊、螺柱焊及搅拌摩擦焊等多元化焊接方式。汽车电机在高速转动时会产生大量的热量，若电机壳体的冷却系统不能将热量及时排出的话，造成电机热量过高影响电机的正常运转。
铝合金电机壳现有的主要加工方式是先用搅拌摩擦焊将封板焊接到电机壳体，匙孔留在电机壳体上，然后再使用MIG或TIG焊对匙孔进行补焊，再对电机壳端面进行整体机加工。但电机壳厚度一般较大在补焊过程中容易出现未熔合、内部气孔等缺陷，往往这些缺陷都是在机加工后才能发现，所以给返工带来较大难度，且返工效果不理想，产品合格率很低，严重影响了生产节拍及加工成本。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决现有电机壳厚度较大，补焊后易出现未熔合、内部气孔等缺陷，造成产品合格率低，影响生产节拍和加工成本的问题，提供一种引出搅拌摩擦焊匙孔的焊接工装及焊接工艺，有效避免搅拌摩擦焊后补焊匙孔的问题。
为达到上述目的，本发明提供一种引出搅拌摩擦焊匙孔的焊接工装，包括底板和固定安装在底板上的支撑底座、定位装置和两个或两个以上的推紧装置，电机壳套装在支撑底座上，月牙型封板安装在电机壳的水道上，支撑底座上端固定安装有三个或三个以上用于固定收弧板的收弧装置；收弧装置包括端部呈弧形的L型底座、固定安装在底座上方的倒L型压板、穿设在底座外侧的推进螺栓和固定安装在推进螺栓推进端的推块，底座与压板通过压紧螺栓进行固定，底座的侧壁上开设有导向槽，推进螺栓插设在该导向槽内。
本基础方案的有益效果在于：定位装置便于将待焊接电机壳定位夹持在支撑底座外侧正确位置。定位装置和推紧装置配合限制住电机壳的X向和Y向，保证电机壳现在XY平面上无转动情况。收弧装置中底座用于固定并支撑收弧板，收弧板卡设在底座和压板之间的间隙。压紧螺栓用于固定L型压板并为收弧板提供纵向压紧力，导向槽引导推块前进方向，通过推进螺栓以及推进螺栓端部的推块实现收弧板的精确定位，推进螺栓为推块提供横向压紧力。
进一步，定位装置包括固定安装在底板上的L型第一基座和转动安装在第一基座上部的菱形销。有益效果：菱形销的持柄在XY平面有一个限位结构，防止菱形销绕着第一基座转动，采用菱形销装配时更加方便。
进一步，推紧装置包括固定安装在底板上的第二基座和转动安装在第二基座上部的定位销，第二基座的上部开设有带内螺纹的贯穿孔，定位销外侧开设有与内螺纹相适配的外螺纹。定位销靠近支撑底座一侧的端部固定安装有带缓冲垫的圆形压块。有益效果：通过旋转定位销能够实现圆形压块的前进后退，将电机壳夹紧固定。
进一步，定位销远离定位装置的外侧端部套设有防滑套。有益效果：防滑套便于操作者转动定位销时手部打滑。
进一步，支撑底座端面呈等边三角形、等边多边形或圆形。有益效果：等边三角形、等边多边形或圆形的支撑底座具有高稳定性。
进一步，第一基座、第二基座外侧均固定安装有楔形加强筋。有益效果：楔形加强筋用于增强第一基座、第二基座的稳定性。
一种引出搅拌摩擦焊匙孔焊接工装焊接电机壳的焊接工艺，包括以下步骤：
A、将6个月牙型封板依次安装到电机壳的水道上，将安装封板的电机壳装配在支撑底座外侧，通过定位装置和推紧装置的配合将电机壳固定夹紧；
B、将收弧板装配在底座和压板之间，通过推进螺栓与推进螺栓端部的推块将收弧板固定在电机壳内壁上；
C、调用搅拌摩擦焊焊接程序，依次焊接焊缝，焊接轨迹为：先焊接封板的大弧位置A 避开转小弧位置，向后移动5mm，避免在因起焊时工件热量不足就开始转小弧而出现焊接缺陷；再焊接电机壳与收弧板的连接处B，在焊接到电机壳与收弧板连接处B时，适当停留一段时间并加大下压量，保证电机壳与收弧板连接处无缺陷；最后将匙孔C引到收弧板上；
D、松动推进螺栓，用工具取下收弧板；松动推紧装置取下电机壳，将焊接完成的电机壳在数控铣床上对搅拌摩擦焊焊接的端面整体铣掉1mm。
进一步，步骤A中定位装置和推紧装置夹紧电机壳的具体工序为：将菱形销固定在第一基座上部对电机壳一侧进行固定限位，旋转第二基座上的定位销，由于定位销与第二基座上的贯穿孔螺纹配合，定位销的旋转使得定位销端部的圆形压块向前移动将电机壳另一侧夹持固定。
进一步，步骤B中收弧板与电机壳内壁的压紧工序具体为：先通过压紧螺栓将压板预压在底座上，然后旋拧推进螺栓推动推块直至顶紧收弧板，保证收弧板与电机壳的间隙在0.2mm 以内，最后拧紧压紧螺栓，保证收弧板与电机壳的错边量在0.2mm以内。
进一步，步骤C中焊缝搅拌摩擦焊焊接参数为：转速1400rpm，焊接速度350mm/min，搅拌头前倾角为2.5°，搅拌头下压量为-3.6mm，搅拌头针长为3.5mm、轴肩直径为7mm。
本发明的有益效果在于：
1、本发明所公开的引出搅拌摩擦焊匙孔的焊接工装，电机壳的外侧通过定位装置和推紧装置的配合进行限位，保证电机壳现在XY平面上无转动情况。收弧装置中的收弧板通过收弧装置中推进螺栓和推块的配合将收弧板紧密贴合在电机壳内壁上，实现电机壳封板焊接过程中将匙孔引到收弧板上，减少电机壳的后续补焊工序。
2、本发明所公开的引出搅拌摩擦焊匙孔焊接工装焊接电机壳的焊接工艺，在保证电机壳体几乎没有二次搅拌摩擦焊的前提下，通过优化焊接轨迹实现一次可焊接两个月牙形封板，与原本一次焊接一个封板相比搅拌摩擦焊的匙孔减少一半，即收弧装置减少一半，为设计焊接夹具节省较大空间；成功的将匙孔引到了收弧板上，避免了搅拌摩擦焊焊后用TIG或 MIG焊补焊匙孔的问题。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明引出搅拌摩擦焊匙孔焊接工装的结构示意图；
图2为本发明图1中收弧装置结构示意图；
图3为本发明图1中收弧装置结构剖视图；
图4为采用本发明引出搅拌摩擦焊匙孔焊接工装焊接电机壳的结构示意图；
图5为采用本发明引出搅拌摩擦焊匙孔焊接工装焊接电机壳的焊接轨迹图。
附图标记：底板1、定位装置2、菱形销21、推紧装置3、收弧装置4、底座41、压板 42、推块43、压紧螺栓44、推进螺栓45、支撑底座5、电机壳6、封板7、收弧板8。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1～3所示引出搅拌摩擦焊匙孔的焊接工装，包括用于安放支撑底座5、定位装置2、推紧装置3和收弧装置4的底板1，底板1的中部固定安装有用于支撑和固定收弧装置4的支撑底座5，支撑底座5要有足够的稳定性，防止将电机壳6匙孔引出的过程中，收弧装置4晃动。支撑底座5为端面呈圆形、三角形等具有高稳定性的机构。
支撑底座5外侧的底板1上固定安装有便于将待焊接电机壳6定位夹持在支撑底座5外侧正确位置的定位装置2，定位装置2包括固定安装在底板1上的L型第一基座和转动安装在第一基座上部的菱形销21。菱形销21的持柄在XY平面有一个限位结构，防止菱形销21绕着第一基座转动，采用菱形销21装配时更加方便。第一基座外侧固定安装有楔形加强筋。
与定位装置2相对一侧的底板1上固定安装有推紧装置3，推紧装置3包括固定安装在底板1上的第二基座和转动安装在第二基座上部的定位销，第二基座的上部开设有带内螺纹的贯穿孔，定位销外侧开设有与内螺纹相适配的外螺纹。定位销靠近支撑底座5一侧的端部固定安装有带缓冲垫的圆形压块，定位销远离定位装置2的外侧端部套设有防滑套，便于操作者转动定位销时手部打滑。第二基座外侧固定安装有楔形加强筋。定位装置2和推紧装置 3配合限制住电机壳6的X向和Y向，保证电机壳6现在XY平面上无转动情况。
支撑底座5上端均匀固定安装有用于固定收弧板8的收弧装置4，收弧装置4包括端部呈弧形的L型底座41、固定安装在底座41上方的倒L型压板42、穿设在底座41外侧的推进螺栓45和固定安装在推进螺栓45推进端的推块43，底座41用于固定并支撑收弧板8，收弧板8卡设在底座41和压板42之间的间隙。底座41与压板42通过两个压紧螺栓44进行固定。压紧螺栓44用于固定L型压板42并为收弧板8提供纵向压紧力。底座41的侧壁上开设有导向槽，推进螺栓45插设在该导向槽内，导向槽引导推块43前进方向，通过推进螺栓 45以及推进螺栓45端部的推块43实现收弧板8的精确定位，推进螺栓45为推块43提供横向压紧力。其中推块43采用激光表面淬火处理，硬度不小于50HRC；推进螺栓45和推块 43的配合使收弧板8受到均匀的横向推力。收弧装置4实现将收弧板8固定在收弧装置4上，使搅拌摩擦焊匙孔引到收弧板8上。
电机壳6套装在支撑底座5上，月牙型封板7依次安装到电机壳6的水道上。
如图4～5所示采用该引出搅拌摩擦焊匙孔焊接工装焊接电机壳的焊接工艺，包括以下步骤：
A、将6个月牙型封板7依次安装到电机壳6的水道上，将安装封板7的电机壳6装配在支撑底座5外侧，通过定位装置2和推紧装置3的配合将电机壳6固定夹紧，具体为：将菱形销21固定在第一基座上部对电机壳6一侧进行固定限位，旋转第二基座上的定位销，由于定位销与第二基座上的贯穿孔螺纹配合，定位销的旋转使得定位销端部的圆形压块向前移动将电机壳6另一侧夹持固定；
B、将收弧板8装配在底座41和压板42之间，通过推进螺栓45与推进螺栓45端部的推块43将收弧板8固定在电机壳6内壁上，具体为：先通过压紧螺栓44将压板42预压在底座41上，然后旋拧推进螺栓45推动推块43直至顶紧收弧板8，保证收弧板8与电机壳6 的间隙在0.2mm以内，最后拧紧压紧螺栓44，保证收弧板8与电机壳6的错边量在0.2mm 以内；
C、调用搅拌摩擦焊焊接程序，依次焊接焊缝，焊接轨迹为：先焊接封板7的大弧位置A 避开转小弧位置，向后移动5mm，避免在因起焊时工件热量不足就开始转小弧而出现焊接缺陷；再焊接电机壳6与收弧板8的连接处B，在焊接到电机壳6与收弧板8连接处B时，适当停留一段时间并加大下压量，保证电机壳6与收弧板8连接处无缺陷；最后将匙孔C引到收弧板8上；焊接参数为：转速1400rpm，焊接速度350mm/min，搅拌头前倾角为2.5°，搅拌头下压量为-3.6mm，搅拌头针长为3.5mm、轴肩直径为7mm；
D、松动推进螺栓45，用工具取下收弧板8；松动推紧装置3取下电机壳6，将焊接完成的电机壳6在数控铣床上对搅拌摩擦焊焊接的端面整体铣掉1mm。
按照如图的轨迹将两个封板一起焊接时，匙孔的数量减少了一半，同时有效的避免了二次焊接而影响焊接强度
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种引出搅拌摩擦焊匙孔的焊接工装，其特征在于，包括底板和固定安装在底板上的支撑底座、定位装置和两个或两个以上的推紧装置，电机壳套装在支撑底座上，月牙型封板安装在电机壳的水道上，支撑底座上端固定安装有三个或三个以上用于固定收弧板的收弧装置；收弧装置包括端部呈弧形的L型底座、固定安装在底座上方的倒L型压板、穿设在底座外侧的推进螺栓和固定安装在推进螺栓推进端的推块，底座与压板通过压紧螺栓进行固定，底座的侧壁上开设有导向槽，推进螺栓插设在该导向槽内。
2.如权利要求1所述引出搅拌摩擦焊匙孔的焊接工装，其特征在于，定位装置包括固定安装在底板上的L型第一基座和转动安装在第一基座上部的菱形销。
3.如权利要求2所述引出搅拌摩擦焊匙孔的焊接工装，其特征在于，推紧装置包括固定安装在底板上的第二基座和转动安装在第二基座上部的定位销，第二基座的上部开设有带内螺纹的贯穿孔，定位销外侧开设有与内螺纹相适配的外螺纹。
4.如权利要求3所述引出搅拌摩擦焊匙孔的焊接工装，其特征在于，定位销远离定位装置的外侧端部套设有防滑套。
5.如权利要求4所述引出搅拌摩擦焊匙孔的焊接工装，其特征在于，支撑底座端面呈等边三角形、等边多边形或圆形。
6.如权利要求5所述引出搅拌摩擦焊匙孔的焊接工装，其特征在于，第一基座、第二基座外侧均固定安装有楔形加强筋。
7.一种引出搅拌摩擦焊匙孔焊接工装的焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、将牙型封板依次安装到电机壳的水道上，将安装封板的电机壳装配在支撑底座外侧，通过定位装置和推紧装置的配合将电机壳固定夹紧；
B、将收弧板装配在底座和压板之间，通过推进螺栓与推进螺栓端部的推块将收弧板固定在电机壳内壁上；
C、调用搅拌摩擦焊焊接程序，依次焊接焊缝，焊接轨迹为：先焊接封板的大弧位置，避开转小弧位置，向后移动5mm，避免在因起焊时工件热量不足就开始转小弧而出现焊接缺陷；再焊接电机壳与收弧板的连接处，在焊接到电机壳与收弧板连接处时，适当停留一段时间并加大下压量，保证电机壳与收弧板连接处无缺陷；最后将匙孔引到收弧板上；
D、松动推进螺栓，用工具取下收弧板；松动推紧装置取下电机壳，将焊接完成的电机壳在数控铣床上对搅拌摩擦焊焊接的端面整体铣掉1mm。
8.如权利要求7所述引出搅拌摩擦焊匙孔焊接工装的焊接工艺，其特征在于，步骤A中定位装置和推紧装置夹紧电机壳的具体工序为：将菱形销固定在第一基座上部对电机壳一侧进行固定限位，旋转第二基座上的定位销，由于定位销与第二基座上的贯穿孔螺纹配合，定位销的旋转使得定位销端部的圆形压块向前移动将电机壳另一侧夹持固定。
9.如权利要求8所述引出搅拌摩擦焊匙孔焊接工装的焊接工艺，其特征在于，步骤B中收弧板与电机壳内壁的压紧工序具体为：先通过压紧螺栓将压板预压在底座上，然后旋拧推进螺栓推动推块直至顶紧收弧板，保证收弧板与电机壳的间隙在0.2mm以内，最后拧紧压紧螺栓，保证收弧板与电机壳的错边量在0.2mm以内。
10.如权利要求9所述引出搅拌摩擦焊匙孔焊接工装的焊接工艺，其特征在于，步骤C中焊缝搅拌摩擦焊焊接参数为：转速1400rpm，焊接速度350mm/min，搅拌头前倾角为2.5°，搅拌头下压量为-3.6mm，搅拌头针长为3.5mm、轴肩直径为7mm。
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