CN114193016A - 一种插接铝合金动力电池托盘快速定位组焊方法 - Google Patents
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Abstract
一种插接铝合金动力电池托盘快速定位组焊方法，方法步骤如下：依次定位后边框、托盘、挂耳、侧边框、前边框和前斜边框，然后对上述边框和部件的结合连接部进行焊接，冷却后松开各夹钳，即完成对电池托盘的定位组焊操作。本发明适用于插接式铝合金电池托盘的定位和组焊，具有定位精确，操作便捷，最终组焊得到的电池托盘变形小，平面度高，并且灵活可调性好，可适用于多种尺寸的铝合金动力电池托盘定位组焊。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车部件加工技术领域，具体为一种插接密封结构铝合金动力电池托盘快速定位组焊方法。
背景技术
新能源汽车大多为电力驱动，车体底盘上的电池组通常安装在电池托盘上，电池托盘起到固定和承载动力电池组的作用。现在很多电池托盘采用铝合金材料制作，相对其他种类材料，铝合金材料在自重和塑形成形性方面都表现优秀，减重和节能效果明显。而且铝合金材料在可回收性上也有较大优势，具有节能环保的优势。
通常电池托盘由数量繁多的各型铝合金型材组合而成，其主要部分分为底板和边框结构，其中底板通过多块平面型材通过搅拌摩擦焊焊接组合而成，在底板的四周再安装边框铝材。将铝材与底板进行类似榫卯结构的插接连接，相较于其他搭接、平面拼接等方式，能够大大增加铝材之间的连接强度，提高电池托盘的整体结构刚度和强度。
在进行插接结构的电池托盘在生产制造时有如下难点：1、在焊接过程中，铝合金存在焊缝收缩变形大的缺点，铝合金型材组成的电池托盘，合拼为总成时有大量氩弧焊缝，对尺寸大和零件多的铝电池托盘，焊缝变形的影响尤为明显。整个焊接过程都需要工装定位夹紧，才能消除约70%的焊接变形；2、托盘尺寸大，零件多，结构复杂，工装控制样件尺寸及一致性难度大。3、边框与底板总成的装配为插接结构，拼接口下方是搅拌焊，上方是弧焊。搅拌焊要求拼接间隙≤0.5mm，电池托盘总成合拼时，边框与底板总成沿水平方向插接，紧密贴合，才能完成定位焊；定位精度要求高。4、底板零件通过搅拌焊组成底板总成，由于搅拌焊缝收缩，导致底板总成整体向正面弯曲，平放时测得平面度超差较多，需将底板总成压平才能实现托盘总成合拼。
发明内容
本发明的目的是提供一种插接铝合金动力电池托盘快速定位组焊方法，适用于插接式铝合金电池托盘的定位和组焊，具有定位精确，操作便捷，最终组焊得到的电池托盘变形小，平面度高，并且灵活可调性好，适用于多种尺寸的铝合金动力电池托盘定位组焊。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种插接铝合金动力电池托盘快速定位组焊方法，方法步骤如下：
（1）将后边框固定在后向定位夹上夹紧；
（2）托盘底面朝上，放置在下支撑总成上，托盘尾端贴近后边框，托盘侧向由四个侧限位杆限位；
（3）将后挂耳放置到挂耳定位总成上，挂耳孔对准定位销总成的台阶定位销，沿滑轨C平推贴紧在后边框表面；
（4）将左右侧边框分别用多个侧定位夹上夹紧后，沿滑轨A平推侧向定位总成，将其与托盘侧面贴紧插接；
（5）将前边框和前斜向边框分别用前向定位夹和前斜向定位夹夹紧后，沿滑轨B平推前向定位总成，将其与托盘前端面贴紧插接，为防止托盘翘曲，可将托盘边部支撑夹持托盘边缘和边框接缝处；
（6）对托盘、后边框、后挂耳、侧边框、前边框和前斜向边框的结合连接部进行焊接，冷却后松开各夹钳，即完成对电池托盘的定位焊接操作。
所述底板上设置两个龙门架，龙门架上安装若干下压机构，在对应下方的底板上，安装下支撑总成；底板两侧安装侧向定位总成，底板的前部安装前向定位总成，底板的后部安装后向定位总成和挂耳定位总成。
所述下支撑总成由多个支撑单元组成，每个支撑单元的上端设置橡胶垫块，在底板上位于托盘四个角处设置侧限位杆。限位杆功能在于：能将托盘的Y向位置进行限位。
所述支撑总成中，位于边缘的支撑单元上设置托盘边部支撑。托盘边部支撑的功能在于：当托盘放置在支撑总成上，可扳动由快速夹改造的支撑结构，支撑块顶起支垫在托盘边缘和边框边缘的接缝处，如果托盘边部存在弯曲变形与边框边缘不重合，支撑块能矫正接缝处的不平整，最终焊接时的焊缝处托盘边缘和边框边缘是平整的。
所述侧向定位总成安装在托板上，托板下方通过滑轨A与底板滑动连接，托板上方的支架上端安装若干侧定位夹，侧定位夹的夹持部安装双勾形夹头，支架的中部安装与侧边框外沿匹配的倾斜支撑块。双勾形夹头和各支撑块将边框紧紧抱箍，然后通过滑轨平移与托盘边缘插接定位，滑轨前后极限位置设置限位机构。
所述前向定位总成安装在托板上，托板下方通过滑轨B与底板滑动连接，托板上方的支架上端分别安装若干前向定位夹和前斜向定位夹；前向定位夹的夹持部安装勾形夹头，其支架的中部安装与前边框外沿匹配的支撑块；前斜向定位夹的夹持部安装双勾形夹头，其支架的中部安装与前斜向边框外沿匹配的支撑块。勾形夹头和双勾形夹头分别将前边框和前斜边框紧紧抱箍，然后通过滑轨平移与托盘边缘插接定位，滑轨前后极限位置设置限位机构。
所述挂耳定位总成由安装在滑轨C上的台阶定位销，台阶定位销端部与挂耳孔匹配。
所述后向定位总成由后向定位夹和侧限位槽组成。侧限位槽可将后边框Y轴方向位置限死固定。
本发明的优点：
1、工装方案以后边框为X向基准，底板总成中线为Y向基准，前后左右边框上密封面作为Z向基准，实现工装基准与图纸基准一致。
2、合拼时是以密封面朝上的正放式合拼，如此可以在合拼工装上完成所有边框底板的弧焊工作（包括框内和框外的焊缝），避免了二次装配造成的精度偏，减少无工装补焊造成的焊后变形。
3、根据产品结构和工艺特点，设置较多定位块和夹头。底板总成被压平到理想状态，整个拼台具有快速装件，准确定位，夹紧可靠的特点，合拼状态完全满足图纸精度要求。焊后变形小，焊后整体平面度≤2mm，比原来的5mm提升了50%。
4、实现插接装配，解决了边框和底板插接有缝隙的问题。
5、以快速夹代替气缸，简化工装结构，降低开发成本，适用于低节拍和短周期的样件试制。
6、工装具有可调整设计，定位销，定位块带有垫片，可进行定位方向上的调整，可进行尺寸适配，样件生产中可灵活根据实际情况进行尺寸匹配，提高产品质量；
7、缩短开发周期约2个星期，项目开发周期得以缩短25%；
附图说明：
图1为本发明整体外观结构示意图；
图2为龙门架、下压机构、下支撑总成和侧限位杆外观结构示意图；
图3为单个支撑单元外观结构示意图；
图4为侧向定位总成外观结构示意图；
图5为侧边框限位点示意图（夹紧点为空白三角；定位点为黑色三角）；
图6为前向定位总成外观结构示意图；
图7为前边框限位点示意图（夹紧点为空白三角；定位点为黑色三角）；
图8为前侧边框限位点示意图（夹紧点为空白三角；定位点为黑色三角）；
图9为后边框限位点示意图（夹紧点为空白三角；定位点为黑色三角）；
图10为电池托盘结构分解图；
图11为电池托盘外观结构图；
图12为后向定位总成和挂耳定位总成外观结构图；
图13为挂耳外观结构图；
图14为挂耳定位总成后侧外观结构图；
图中的序号和部件名称为：1-底板；2-龙门架；21-下压机构；22-下支撑总成；221-托盘边部支撑；23-侧限位杆；3-侧向定位总成；31-滑轨A；32-侧定位夹；33-倾斜支撑块；4-前向定位总成；41-滑轨B；42-前向定位夹；43-前斜向定位夹；5-后向定位总成；51-后向定位夹；52-侧限位槽；6-挂耳定位总成；61-台阶定位销；62-滑轨C。
具体实施方式
实施例1
一种插接铝合金动力电池托盘快速定位组焊方法，方法步骤如下：
（1）将后边框固定在后向定位夹上夹紧；
（2）托盘底面朝上，放置在下支撑总成上，托盘尾端贴近后边框，托盘侧向由四个侧限位杆限位；
（3）将后挂耳放置到挂耳定位总成上，挂耳孔对准定位销总成的台阶定位销，沿滑轨C平推贴紧在后边框表面；
（4）将左右侧边框分别用多个侧定位夹上夹紧后，沿滑轨A平推侧向定位总成，将其与托盘侧面贴紧插接；
（5）将前边框和前斜向边框分别用前向定位夹和前斜向定位夹夹紧后，沿滑轨B平推前向定位总成，将其与托盘前端面贴紧插接，为防止托盘翘曲，可将托盘边部支撑夹持托盘边缘和边框接缝处；
（6）对托盘、后边框、后挂耳、侧边框、前边框和前斜向边框的结合连接部进行焊接，冷却后松开各夹钳，即完成对电池托盘的定位焊接操作。
所述底板1上设置两个龙门架2，龙门架2上安装若干下压机构21，在对应下方的底板1上，安装下支撑总成22；底板1两侧安装侧向定位总成3，底板1的前部安装前向定位总成4，底板1的后部安装后向定位总成5和挂耳定位总成6。
所述下支撑总成22由多个支撑单元组成，每个支撑单元的上端设置橡胶垫块，在底板1上位于托盘四个角处设置侧限位杆23。
所述支撑总成22中，位于边缘的支撑单元上设置托盘边部支撑221。
所述侧向定位总成3安装在托板上，托板下方通过滑轨A31与底板1滑动连接，托板上方的支架上端安装若干侧定位夹33，侧定位夹33的夹持部安装双勾形夹头，支架的中部安装与侧边框外沿匹配的倾斜支撑块33。
所述前向定位总成4安装在托板上，托板下方通过滑轨B41与底板1滑动连接，托板上方的支架上端分别安装若干前向定位夹42和前斜向定位夹43；前向定位夹42的夹持部安装勾形夹头，其支架的中部安装与前边框外沿匹配的支撑块；前斜向定位夹43的夹持部安装双勾形夹头，其支架的中部安装与前斜向边框外沿匹配的支撑块。
所述挂耳定位总成6由安装在滑轨C62上的台阶定位销61，台阶定位销61端部与挂耳孔匹配。
所述后向定位总成5由后向定位夹51和侧限位槽52组成。
应用实施例：
在没有使用本发明定位组焊方法之前，采用G形定位夹钳对工件之间，以及工件与平台之间进行单独固定，定位检查测量合格后，对部件进行逐个焊接。 经统计，定位组焊如本发明所示动力电池托盘需耗费工时180min；焊后平均整体平面度＜5mm。
按照本发明实施例1中所述定位组焊方法和工装进行组焊，每个动力电池托盘定位组焊仅耗工时45min；焊后平均整体平面度＜2mm，大大提高了工作效率和产品质量。
Claims (8)
1.一种插接铝合金动力电池托盘快速定位组焊方法，其特征在于，方法步骤如下：
（1）将后边框固定在后向定位夹上夹紧；
（2）托盘底面朝上，放置在下支撑总成上，托盘尾端贴近后边框，托盘侧向由四个侧限位杆限位；
（3）将后挂耳放置到挂耳定位总成上，挂耳孔对准定位销总成的台阶定位销，沿滑轨C平推贴紧在后边框表面；
（4）将左右侧边框分别用多个侧定位夹上夹紧后，沿滑轨A平推侧向定位总成，将其与托盘侧面贴紧插接；
（5）将前边框和前斜向边框分别用前向定位夹和前斜向定位夹夹紧后，沿滑轨B平推前向定位总成，将其与托盘前端面贴紧插接，为防止托盘翘曲，可将托盘边部支撑支垫在托盘边缘和边框接缝处；
（6）对托盘、后边框、后挂耳、侧边框、前边框和前斜向边框的结合连接部进行焊接，冷却后松开各夹钳，即完成对电池托盘的定位焊接操作。
2.根据权利要求1所述插接铝合金动力电池托盘快速定位组焊方法中的定位夹紧装置，其特征在于：所述底板（1）上设置两个龙门架（2），龙门架（2）上安装若干下压机构（21），在对应下方的底板（1）上，安装下支撑总成（22）；底板（1）两侧安装侧向定位总成（3），底板（1）的前部安装前向定位总成（4），底板（1）的后部安装后向定位总成（5）和挂耳定位总成（6）。
3.根据权利要求2所述插接铝合金动力电池托盘快速定位组焊方法中的定位夹紧装置，其特征在于：所述下支撑总成（22）由多个支撑单元组成，每个支撑单元的上端设置橡胶垫块，在底板（1）上位于托盘四个角处设置侧限位杆（23）。
4.根据权利要求3所述插接铝合金动力电池托盘快速定位组焊方法中的定位夹紧装置，其特征在于：所述支撑总成（22）中，位于边缘的支撑单元上设置托盘边部支撑（221）。
5.根据权利要求2所述插接铝合金动力电池托盘快速定位组焊方法中的定位夹紧装置，其特征在于：所述侧向定位总成（3）安装在托板上，托板下方通过滑轨A（31）与底板（1）滑动连接，托板上方的支架上端安装若干侧定位夹（33），侧定位夹（33）的夹持部安装双勾形夹头，支架的中部安装与侧边框外沿匹配的倾斜支撑块（33）。
6.根据权利要求2所述插接铝合金动力电池托盘快速定位组焊方法中的定位夹紧装置，其特征在于：所述前向定位总成（4）安装在托板上，托板下方通过滑轨B（41）与底板（1）滑动连接，托板上方的支架上端分别安装若干前向定位夹（42）和前斜向定位夹（43）；前向定位夹（42）的夹持部安装勾形夹头，其支架的中部安装与前边框外沿匹配的支撑块；前斜向定位夹（43）的夹持部安装双勾形夹头，其支架的中部安装与前斜向边框外沿匹配的支撑块。
7.根据权利要求2所述插接铝合金动力电池托盘快速定位组焊方法中的定位夹紧装置，其特征在于：所述挂耳定位总成（6）由安装在滑轨C（62）上的台阶定位销（61），台阶定位销（61）端部与挂耳孔匹配。
8.根据权利要求2所述插接铝合金动力电池托盘快速定位组焊方法中的定位夹紧装置，其特征在于：所述后向定位总成（5）由后向定位夹（51）和侧限位槽（52）组成。
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Legal Events
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