CN113118610A - 一种超声波焊接治具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及焊接工艺技术领域，公开一种超声波焊接治具。超声波焊接治具包括：基体，基体上设有第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，第三凹槽设于第一凹槽和第二凹槽之间；移动平台，设于第一凹槽内，用于放置上搭接件，在焊接时，移动平台能够随上搭接件向第一凹槽的内部移动；固定平台，设于第二凹槽内，用于放置下搭接件；加热平台，设于第三凹槽内，上搭接件和下搭接件能够叠放于加热平台上。本发明中，可通过移动平台对上搭接件进行限位，通过固定平台对下搭接件进行定位，通过加热平台对上搭接件和下搭接件的接合部进行加热，以使上搭接件和下搭接件的接合部熔合充分，而使上搭接件和下搭接件的焊接更加牢靠。

Description

一种超声波焊接治具

技术领域

本发明涉及焊接工艺技术领域，尤其涉及一种超声波焊接治具。

背景技术

超声波焊接是将高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合，具有无需焊剂、对焊件破坏小和焊接时间短等诸多优点，能够应用于金属材料的焊接，也能够应用于复合材料的焊接。

在超声波焊接过程中，目前一般将两个需焊接的工件放在工作台上，将两个需焊接的工件的焊接部叠加在一起，通过超声波焊接的焊头对工件的焊接部施压而进行焊接。

但是，上述焊接过程中，两个需焊接的工件容易窜动；并且，由于超声波焊接的时间短，两个需焊接的工件的接合部发生熔化后，未能完全铺展便冷却凝固，致使部分区域的熔合情况不良。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种超声波焊接治具，以在超声波焊接过程中，对两个需焊接的工件进行限位，并增强两个需焊接的工件的接合部的熔合效果。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种超声波焊接治具，包括：

基体，所述基体上设有第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽，所述第三凹槽设于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间；

移动平台，设于所述第一凹槽内，用于放置上搭接件，在焊接时，所述移动平台能够随所述上搭接件向所述第一凹槽的内部移动；

固定平台，设于所述第二凹槽内，用于放置下搭接件；

加热平台，设于所述第三凹槽内，所述上搭接件和所述下搭接件能够叠放于所述加热平台上。

优选地，所述移动平台的底部设有移动架，所述移动架的底部设有第一弹簧，所述第一弹簧抵接于所述第一凹槽的底壁。

优选地，所述移动平台的底侧设有插轴，所述插轴的顶部设有第二弹簧并通过所述第二弹簧抵接于所述移动平台，所述插轴的底部抵接于所述第一凹槽的底壁。

优选地，所述移动架的底部设有底板，所述第一弹簧安装于所述底板上，所述插轴穿过所述底板。

优选地，所述移动架的内部设有内板，所述插轴穿过所述内板。

优选地，所述插轴为阶梯轴，具有直径依次减小的第一轴段、第二轴段和第三轴段，所述第一轴段设于所述内板的顶侧，所述第二轴段穿过所述内板，所述第三轴段穿过所述底板。

优选地，所述底板与所述内板之间设有位移传感器，所述位移传感器用于监测所述底板相对所述插轴的位置变化。

优选地，所述加热平台的两侧分别设有定位块，两块所述定位块与所述加热平台一并设于所述第三凹槽内，以将所述加热平台夹持于两块所述定位块之间。

优选地，所述基体上设有第一压板和第二压板，所述第一压板能够将所述上搭接件压在所述移动平台上，所述第二压板能够将所述下搭接件压在所述固定平台上。

优选地，所述第一压板设有两块，两块所述第一压板间隔设置。

本发明的有益效果为：

本发明中，可通过移动平台对上搭接件进行限位，通过固定平台对下搭接件进行定位，通过加热平台对上搭接件和下搭接件的接合部进行加热，以使上搭接件和下搭接件的接合部熔合充分，而使上搭接件和下搭接件的焊接更加牢靠。

在超声波焊接过程中，超声波焊接的焊头会抵接于上搭接件上，并将层叠的上搭接件和下搭接件的接合部压在加热平台上。随着接合部发生熔化，上搭接件会向下搭接件移动，而移动平台可随上搭接件适应性地移动，既对上搭接件实现了限位，又不影响对上搭接件的焊接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是超声波焊接治具的三维图；

图2是基体的三维图；

图3是超声波焊接治具的俯视图；

图4是图3中I截面的剖视图；

图5是插轴的结构示意图。

图中：

1-基体；101-第一压板；102-第二压板。

11-第一凹槽；12-第二凹槽；13-第三凹槽；

2-移动平台；

21-移动架；211-底板；212-内板；213-位移传感器；22-第一弹簧；

23-插轴；231-第一轴段；232-第二轴段；233-第三轴段；24-第二弹簧；

3-固定平台；4-加热平台；41-定位块。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将接合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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。

参见图1、图2和图3，本实施例提供一种超声波焊接治具，包括：基体1，基体1上设有第一凹槽11、第二凹槽12和第三凹槽13，第三凹槽13设于第一凹槽11和第二凹槽12之间；移动平台2，设于第一凹槽11内，用于放置上搭接件，在焊接时，移动平台2能够随上搭接件向第一凹槽11的内部移动；固定平台3，设于第二凹槽12内，用于放置下搭接件；加热平台4，设于第三凹槽13内，上搭接件和下搭接件能够叠放于加热平台4上。

在本实施例中，基体1为呈长方体形状的块状结构；第一凹槽11、第二凹槽12和第三凹槽13均设于基体1的上表面，且每个凹槽的开口均朝向上方。第一凹槽11和第二凹槽12的长度方向平行于基体1的长度方向，第三凹槽13的长度方向垂直于基体1的长度方向，且第三凹槽13的两端贯穿基体1。其中，第三凹槽13分别连通于第一凹槽11和第二凹槽12；固定平台3作为第二凹槽12的底壁。

参见图4和图5，移动平台2的底部设有移动架21，移动架21的底部设有第一弹簧22，第一弹簧22抵接于第一凹槽11的底壁。移动平台2的底侧设有插轴23，插轴23的顶部设有第二弹簧24并通过第二弹簧24抵接于移动平台2，插轴23的底部抵接于第一凹槽11的底壁。

进一步地，移动架21的底部设有底板211，第一弹簧22安装于底板211朝向第一凹槽11底壁的一侧，插轴23穿过底板211。移动架21的内部设有内板212，插轴23穿过内板212。

进一步地，插轴23为阶梯轴，具有直径依次减小的第一轴段231、第二轴段232和第三轴段233，第一轴段231设于内板212的顶侧，第二轴段232穿过内板212，第三轴段233穿过底板211。其中，第一轴段231、第二轴段232和第三轴段233同轴，由插轴23的顶部至底部依次设置。

在本实施例中，移动平台2、移动架21、第一弹簧22、插轴23和第二弹簧24均设于第一凹槽11内。插轴23轴心线的延伸方向重合于第一凹槽11的开口朝向；移动平台2能够沿插轴23的轴线朝向第一凹槽11的底壁移动，且在移动过程中压缩第一弹簧22和第二弹簧24。

在本实施例中，移动架21固定安装于移动平台2的底部，底板211和内板212也分别与移动架21固定连接；底板211和内板212间隔设置，且平行于第一凹槽11的底壁。第二轴段232活动穿设于内板212上的通孔，在第一弹簧22和第二弹簧24的推力作用下，内板212上通孔的四周能够抵靠于第一轴段231的底部；第三轴段233活动穿设于底板211上的通孔。

在本实施例中，基体1上设有第一压板101和第二压板102，第一压板101能够将上搭接件压在移动平台2上，第二压板102能够将下搭接件压在固定平台3上。第一压板101设有两块，两块第一压板101间隔设置且分别设于第一凹槽11的两侧，以便于观察移动平台2随上搭接件向第一凹槽11的内部移动。

在本实施例中，加热平台4的两侧分别设有定位块41，两块定位块41与加热平台4一并设于第三凹槽13内，以将加热平台4夹持于两块定位块41之间。加热平台4的内部设有电加热元件和热电偶，电加热元件用于对上搭接件和下搭接件的接合部加热，热电偶用于监测加热平台4的工作温度。

在超声波焊接过程中，加热平台4启动，加热平台4内的热电偶测温。若加热平台4的工作温度低于指定值，电加热元件内的电阻丝通电加热；若加热平台4的工作温度达到指定值，电加热元件内的电阻丝断电，以保证加热平台4的工作温度在一定范围内。

在本实施例中，底板211与内板212之间设有位移传感器213，位移传感器213用于监测底板211相对插轴23的位置变化。其中，位移传感器213可选用电容位移传感器，位移传感器213的一个极板设于底板211上，另一个极板设于第二轴段232上。

在超声波焊接过程中：

首先，将下搭接件放置于第二凹槽12内，即放置于固定平台3上，并使下搭接件的长度方向重合于第二凹槽12的长度方向；同时，位于下搭接件一端的待焊接部放置于加热平台4上。

接着，将上搭接件放置于移动平台2上，并使上搭接件的长度方向重合于第一凹槽11的长度方向；同时，位于上搭接件一端的待焊接部叠放于下搭接件一端的待焊接部上。

然后，将第一压板101安装于基体1的上表面，以将上搭接件压在移动平台2上；将第二压板102安装于基体1的上表面，以将下搭接件压在固定平台3上。其中，上搭接件一端的待焊接部与下搭接件一端的待焊接部紧密贴合；在第一弹簧22和第二弹簧24的作用下，上搭接件紧密夹持于第一压板101与移动平台2之间。

最后，加热平台4启动，将层叠的上搭接件和下搭接件的接合部以及加热平台4设于超声波焊接的焊头的正下方，将超声波焊接的焊头向下移动直至抵接于上搭接件的待焊接部以将接合部压在加热平台上；焊头将高频振动波传递至接合部，使接合部相互贴合的两个表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。

其中，随着接合部发生熔化，在焊头的压力下，上搭接件会脱离第一压板101而向下搭接件移动，移动平台2、移动架21、底板211和内板212可随上搭接件压缩第一弹簧22和第二弹簧24而适应性地移动。

进一步地，位移传感器213设于底板211上的一个极板，与设于第二轴段232上的一个极板之间的距离发生一定的变化，从而使电容位移传感器的电容发生变化，再通过配套的测量电路，将电容的变化转换为电信号输出。

进一步地，操作人员根据位移传感器213中的电容变化信号，判断上搭接件向下搭接件移动的距离，即判断上搭接件和下搭接件接合部的熔合程度。在上搭接件向下搭接件移动的距离达到指定值时，停止超声波焊接操作，从而保证焊接质量。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种超声波焊接治具，其特征在于，包括：

基体(1)，所述基体(1)上设有第一凹槽(11)、第二凹槽(12)和第三凹槽(13)，所述第三凹槽(13)设于所述第一凹槽(11)和所述第二凹槽(12)之间；

移动平台(2)，设于所述第一凹槽(11)内，用于放置上搭接件，在焊接时，所述移动平台(2)能够随所述上搭接件向所述第一凹槽(11)的内部移动；

固定平台(3)，设于所述第二凹槽(12)内，用于放置下搭接件；

加热平台(4)，设于所述第三凹槽(13)内，所述上搭接件和所述下搭接件能够叠放于所述加热平台(4)上。

2.根据权利要求1所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述移动平台(2)的底部设有移动架(21)，所述移动架(21)的底部设有第一弹簧(22)，所述第一弹簧(22)抵接于所述第一凹槽(11)的底壁。

3.根据权利要求2所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述移动平台(2)的底侧设有插轴(23)，所述插轴(23)的顶部设有第二弹簧(24)并通过所述第二弹簧(24)抵接于所述移动平台(2)，所述插轴(23)的底部抵接于所述第一凹槽(11)的底壁。

4.根据权利要求3所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述移动架(21)的底部设有底板(211)，所述第一弹簧(22)安装于所述底板(211)上，所述插轴(23)穿过所述底板(211)。

5.根据权利要求4所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述移动架(21)的内部设有内板(212)，所述插轴(23)穿过所述内板(212)。

6.根据权利要求5所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述插轴(23)为阶梯轴，具有直径依次减小的第一轴段(231)、第二轴段(232)和第三轴段(233)，所述第一轴段(231)设于所述内板(212)的顶侧，所述第二轴段(232)穿过所述内板(212)，所述第三轴段(233)穿过所述底板(211)。

7.根据权利要求5所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述底板(211)与所述内板(212)之间设有位移传感器(213)，所述位移传感器(213)用于监测所述底板(211)相对所述插轴(23)的位置变化。

8.根据权利要求1-7任一项所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述加热平台(4)的两侧分别设有定位块(41)，两块所述定位块(41)与所述加热平台(4)一并设于所述第三凹槽(13)内，以将所述加热平台(4)夹持于两块所述定位块(41)之间。

9.根据权利要求1-7任一项所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述基体(1)上设有第一压板(101)和第二压板(102)，所述第一压板(101)能够将所述上搭接件压在所述移动平台(2)上，所述第二压板(102)能够将所述下搭接件压在所述固定平台(3)上。

10.根据权利要求9所述的超声波焊接治具，其特征在于，所述第一压板(101)设有两块，两块所述第一压板(101)间隔设置。

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