CN116423023A - 一种齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺及结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺及结构，包括以下步骤：S1:准备齿轮、轴毂，S2:依次将齿轮、轴毂装入，S3：进行焊接，电阻焊机启动，上电极下降压紧轴毂，轴毂受压后轴毂的下表面与环形凸台相接触，轴毂的下表面与齿轮的上表面凸台之间形成熔接区，压力达到设定值后焊机放电熔接区发热，熔接区金属液化，熔接区液化金属凝固后形成熔核将齿轮和轴毂连接在一起，多余的金属进入储余槽；S4:取料，电阻焊机放电时，大电流通过熔接区，熔接区金属液化，熔接区冷却后使齿轮和轴毂焊接在一起，此焊接工艺具有受热面积小、焊接时间短等特点，工件在焊接时产生的变形小，同时使生产效率与焊接部件的直径无关，焊接时间大大缩短。

Description

一种齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺及结构

技术领域

本发明涉及电阻焊领域，具体涉及一种齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺及结构。

背景技术

变速箱的齿轮与轴毂的当前的焊接工艺为电子束焊或激光焊，其工艺特点会使工件因为过热而产生变形，齿轮与轴毂焊接后的同轴度、跳动等公差和尺寸很难保证，并且该工艺需要焊头沿齿轮中外侧环绕一周，焊接时间也较长，齿轮越大需要的焊接时间越长，在同等生产效率的情况下，设备投资更大

而在现有技术中如中国发明专利申请公告号CN113714642A就公开了一种齿轮焊接方法及焊接齿轮组件，其利用激光对主接口的上端进行正式焊接，预焊焊接速度位于第一速度范围，不会形成较深的焊缝，且提供整体的预热作用，降低零件在正式焊接时的冷却应力，可以使得接合齿与齿轮连接的面均具有良好的承载能力，在长时间使用后不易变形，但缺陷在于还是无法保证同轴度和实现短时间焊接。

发明内容

针对现有技术存在上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何保证齿轮轴毂焊接速度快、变形小，具体技术方案如下：

一种齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺，包括以下步骤：

S1:准备齿轮、轴毂，齿轮、轴毂都是由导电材料制成，齿轮的上表面预先成型有环形布置的凸台和储余槽；

S2:依次将齿轮、轴毂装入，使用定位工装使齿轮、轴毂同轴心定位固定，将齿轮与下电极电性连接，使上电极的位置对准轴毂；

S3：进行焊接，电阻焊机启动，上电极下降压紧轴毂，轴毂受压后轴毂的下表面与环形凸台相接触，轴毂的下表面与齿轮的上表面凸台之间形成熔接区，压力达到设定值后焊机放电熔接区发热，熔接区金属液化，熔接区液化金属凝固后形成熔核将齿轮和轴毂连接在一起，多余的金属进入储余槽；

S4:取料，上电极复位，取出焊接完成后的齿轮、轴毂组合部件。

作为本发明的一种优选方案，凸台为连续一圈的环形或分隔开几段的环形，储余槽有两圈分别位于环形凸台的内外侧。

作为本发明的一种优选方案，凸台的截面形状为弧形或三角形。

作为本发明的一种优选方案，所述所述轴毂底部设有下凸台，下凸台的底面为下表面，上电极下降压着下凸台。

作为本发明的一种优选方案，压力设定值为≥12T，焊接平均电流≥35KA,峰值电流≥500KA。

作为本发明的一种优选方案，所述定位工装包括嵌块支撑件、夹紧过渡件、轴毂定位件、活动嵌块、升降驱动单元和升降驱动轴，嵌块支撑件内部活动套装夹紧过渡件，夹紧过渡件上部外周侧设有夹紧过渡锥形面，夹紧过渡件内部活动套装轴毂定位件，轴毂定位件为空心结构，轴毂定位件上部外周侧设有轴毂锥形面，轴毂定位件设有多个围绕轴毂定位件轴心圆周排列的轴毂定位空槽，轴毂的下轴插入到轴毂定位件中心，嵌块支撑件上方活动安装活动嵌块，升降驱动单元驱动升降驱动轴上下移动，升降驱动轴上端连接轴毂定位件，轴毂定位件下移时收缩夹紧轴毂的下轴，同时夹紧过渡件驱动活动嵌块向外侧移动活动嵌块顶住齿轮内侧。

作为本发明的一种优选方案，嵌块支撑件、夹紧过渡件、轴毂定位件同轴心设置，活动嵌块有多个且围绕夹紧过渡件的中心轴圆周排列，相邻活动嵌块相分离。

作为本发明的一种优选方案，每个活动嵌块设有腰形槽，螺钉穿过腰形槽后螺接嵌块支撑件，腰形槽内安装弹簧，弹簧一端顶着腰形槽内壁而另一端顶着螺钉。

一种用上述齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺制成的结构，包括齿轮和轴毂，轴毂底面与齿轮上表面由液化金属粘接固定在一体。

有益效果：熔接区包含凸台和与其接触的面，由于轴毂受压后轴毂的下表面首先与环形凸台相接触，电阻焊机放电时，大电流通过熔接区，熔接区金属液化，熔接区冷却后使齿轮和轴毂焊接在一起，此焊接工艺具有受热面积小、焊接时间短等特点，工件在焊接时产生的变形小，同时使生产效率与焊接部件的直径无关，焊接时间大大缩短，另外，由于储余槽的存在，受上电极压紧力影响，多余的液化金属可以挤入储余槽中，轴毂的下表面与齿轮的上表面凸台之间不会有多余液化金属而留有缝隙。

附图说明

图1是本发明的整体流程图；

图2是本发明的轴毂与齿轮的配合示意图；

图3是本发明的结构剖视图；

图4是本发明的环形凸台实施方式一的立体图；

图5是本发明的环形凸台实施方式二的立体图；

图6是本发明的轴毂的立体图；

图7是本发明的定位工装的立体图；

图8是本发明的定位工装的分解图；

图9是本发明的定位工装的俯视图；

图10是本发明的轴毂与齿轮未焊接前的结构示意图；

图11是本发明的轴毂与齿轮焊接后的结构示意图；

图12是本发明的焊接熔接区域的金相图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步说明：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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位置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1～3所示，一种齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺，包括以下步骤：

S1:准备齿轮1、轴毂2，齿轮1、轴毂2都是由导电材料制成方便后续电极通电，齿轮1为空心状外周侧设有多个齿，齿轮1的上表面预先成型有环形布置的环形凸台11和储余槽12；

S2:依次装入齿轮1、轴毂2，把齿轮1、轴毂2放到电阻焊机的工作台上，使用定位工装3使齿轮1、轴毂2同轴心定位固定，将齿轮1与下电极4电性连接，具体而言是把齿轮1直接放置下电极4上与其接触，使上电极5的位置对准轴毂；

S3：进行焊接，电阻焊机启动，上电极5下降压紧轴毂2，轴毂2受压后轴毂2的焊接下表面与环形凸台11相接触，轴毂2的下表面与齿轮1的上表面凸台之间形成熔接区，压力达到设定值后焊机放电熔接区发热，熔接区金属液化使齿轮1和轴毂2固定连接一体，多余的金属进入储余槽12；

S4:取料，上电极5复位，取出焊接完成后的齿轮1、轴毂2组合部件。

如图4所示，环形凸台实施方式一：环形凸台11为连续一圈的环形。如图5所示，环形凸台实施方式二：环形凸台11为分隔开几段的环形。储余槽12有两圈分别位于环形凸台11的内外侧，熔化的多余液化金属会流入储余槽12。另外，环形凸台11的截面形状为弧形或三角形。

如图6所示，轴毂2底部设有下凸台21，下凸台21的底面为下表面，上电极5下降压着下凸台21，轴毂2中心下方设有下轴22。上电极5下降压着下凸台21到达的压力设定值为≥12T，当压力合格后电容放电通过电极传输到两个工件，电极焊接电流为焊接平均电流≥35KA,峰值电流≥500KA，熔接区瞬间熔化，电容中间充电时间不超过三秒，可实现快速焊接。

如图3、7、8所示，定位工装3包括嵌块支撑件31、夹紧过渡件32、轴毂定位件33、活动嵌块34、升降驱动单元35和升降驱动轴36，嵌块支撑件31安装在固定套37内，固定套37安装在固定板38下方，嵌块支撑件31内部活动套装夹紧过渡件32，夹紧过渡件32上部外周侧设有夹紧过渡锥形面32a，夹紧过渡件32a内部活动套装轴毂定位件33，轴毂定位件33为空心结构，轴毂定位件33上部外周侧设有轴毂锥形面33a，轴毂定位件33设有多个围绕轴毂定位件轴心圆周排列的轴毂定位空槽33b，轴毂2的下轴22插入到轴毂定位件33中心，嵌块支撑件31上方活动安装活动嵌块34，升降驱动单元35优选为气缸用于驱动升降驱动轴36上下移动。

如图3所示，升降驱动轴36从下往上设有大外径段361、中外径段362、小外径段363，大外径段361的直径大于中外径段362的直径，中外径段362的直径大于小外径段363的直径，小外径段363上端螺纹连接轴毂定位件33，大外径段361穿过嵌块支撑件31，大外径段361的上台阶面会顶着夹紧过渡件32的底部，中外径段362穿过夹紧过渡件32，小外径段363螺纹连接轴毂定位件33，嵌块支撑件31、夹紧过渡件32、轴毂定位件33同轴心设置，活动嵌块34有多个且围绕夹紧过渡件32的中心轴圆周排列，相邻活动嵌块34相分离。

升降驱动轴36往上顶时，带动毂轴定位件33和夹紧过渡件32往上移动，此时毂轴定位件33和活动嵌块34处于松开状态，升降驱动轴36往下拉，带动毂轴定位件33受到往下拉力往下移动，当下移一定距离时，毂轴定位件33的外锥面与夹紧过渡件32的内锥面接触，接触锥面带动夹紧过渡件32也往下移动，当夹紧过渡件32下移到一定距离时，夹紧过渡件32的外锥面与局部在四周的活动嵌块34外锥面接触，夹紧过渡锥形面32a带动活动嵌块34往外扩展，直至撑住齿轮1内孔。同时毂轴定位件33的外锥面受到反作用力向内变形初步夹紧轴毂下轴，使得齿轮与轴毂初步同轴，实现两个同轴心定位。而且当上电极压住轴毂时，轴毂下轴22下端面会对毂轴定位件33产生向下压力，使得毂轴定位件33对轴毂下轴22夹紧力和活动嵌块34对齿轮1内孔的外张力更大，齿轮1和轴毂2的位置更精准。

如图9所示，活动嵌块34设有腰形槽341，螺钉38穿过腰形槽341后螺接嵌块支撑件31，腰形槽341内安装弹簧39，弹簧39一端顶着腰形槽341内壁而另一端顶着螺钉38，夹紧过渡件32在上位置时，弹簧39驱动活动嵌块34收缩方便齿轮放入，夹紧过渡件32在下位置时活动嵌块34外涨方便顶住齿轮。

如图10～12所示，一种用上述齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺制成的结构，包括齿轮1和轴毂2，轴毂1底面与齿轮上表面环形凸台由熔化粘接固定在一体，从金相图可看出熔核区域良好，焊接区域边缘两侧形状差异不大焊接效果好。

综上所述，本发明一种齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺及结构的优点在于：

⑴熔接区设计合理，环形凸台减少接触面积导致电阻大，在受大压力的情形下施加高电流，使环形凸台快速受热熔化，然后上下焊接面接触熔接一起，具有受热面积小、焊接时间短等特点，储余槽的存在使轴毂的焊接下表面与齿轮的焊接上表面之间不会因多余熔浆而留有缝隙，进一步加强焊接强度；

⑵通过定位工装的定位作用，使齿轮和轴毂同轴心定位固定住，工件在焊接时产生的变形小，同时使生产效率与焊接部件的直径无关，焊接时间大大缩短。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1:准备齿轮、轴毂，齿轮、轴毂都是由导电材料制成，齿轮的上表面预先成型有环形布置的凸台和储余槽；

S2:依次将齿轮、轴毂装入，使用定位工装使齿轮、轴毂同轴心定位固定，将齿轮与下电极电性连接，使上电极的位置对准轴毂；

S3：进行焊接，电阻焊机启动，上电极下降压紧轴毂，轴毂受压后轴毂的下表面与环形凸台相接触，轴毂的下表面与齿轮的上表面凸台之间形成熔接区，压力达到设定值后焊机放电熔接区发热，熔接区金属液化，熔接区液化金属凝固后形成熔核将齿轮和轴毂连接在一起，多余的金属进入储余槽；

S4:取料，上电极复位，取出焊接完成后的齿轮、轴毂组合部件。

2.根据权利要求1所述的一种齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺，其特征在于：凸台为连续一圈的环形或分隔开几段的环形，储余槽有两圈分别位于环形凸台的内外侧。

3.根据权利要求1或2所述的一种齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺，其特征在于：凸台的截面形状为弧形或三角形。

4.根据权利要求1所述的一种齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺，其特征在于：所述轴毂底部设有下凸台，下凸台的底面为下表面，上电极下降压着下凸台。

5.根据权利要求1所述的一种齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺，其特征在于：压力设定值为≥12T，焊接平均电流≥35KA,峰值电流≥500KA。

6.根据权利要求1所述的一种齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺，其特征在于：所述定位工装包括嵌块支撑件、夹紧过渡件、轴毂定位件、活动嵌块、升降驱动单元和升降驱动轴，嵌块支撑件内部活动套装夹紧过渡件，夹紧过渡件上部外周侧设有夹紧过渡锥形面，夹紧过渡件内部活动套装轴毂定位件，轴毂定位件为空心结构，轴毂定位件上部外周侧设有轴毂锥形面，轴毂定位件设有多个围绕轴毂定位件轴心圆周排列的轴毂定位空槽，轴毂的下轴插入到轴毂定位件中心，嵌块支撑件上方活动安装活动嵌块，升降驱动单元驱动升降驱动轴上下移动，升降驱动轴上端连接轴毂定位件，轴毂定位件下移时收缩夹紧轴毂的下轴，同时夹紧过渡件驱动活动嵌块向外侧移动活动嵌块顶住齿轮内侧。

7.根据权利要求6所述的一种齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺，其特征在于：嵌块支撑件、夹紧过渡件、轴毂定位件同轴心设置，活动嵌块有多个且围绕夹紧过渡件的中心轴圆周排列，相邻活动嵌块相分离。

8.根据权利要求6所述的一种齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺，其特征在于：每个活动嵌块设有腰形槽，螺钉穿过腰形槽后螺接嵌块支撑件，腰形槽内安装弹簧，弹簧一端顶着腰形槽内壁而另一端顶着螺钉。

9.一种用权利要求1-8任一所述齿轮轴毂总成的电阻焊接工艺制成的结构，其特征在于：包括齿轮和轴毂，轴毂底面与齿轮上表面由液化金属粘接固定在一体。

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