专利名称：液力变矩器总成焊接系统及其焊接方法
技术领域：
本发明涉及的是一种焊接技术领域的焊接系统及其方法，特别是一种液力变矩器总成焊接系统及其焊接方法背景技术现有技术中，主要有用钨极氩弧焊(TIG焊)焊定位，电子束焊接然后铣连接块以保证总成焊以后连接块的平面度的加工方式，也有采用TIG焊定位，利用混和气体保护焊(MAG焊)焊接，再加连接块铣的总成焊加工方法。TIG焊定位热输入小，变形小，如采用电子束环焊由于在在真空环境中进行焊接，焊接质量高，外观成形美观。如采用MAG焊方式环焊则成本低廉。但是，尽管电子束焊的速度很高，但由于每次都要抽真空，所以总的焊接时间并不短，而且投资成本高。而常规的MAG环焊方式一般为双枪模式，单枪焊接长度为180度，焊接距离长，焊接时，加热区和非加热区时间间隔长，不对称均匀受热严重，热变形较大，影响产品的质量，而且只能环焊，方法单一，效率低。另外，无论是电子束焊还是采用MAG环焊的方式，都还需要一台总成TIG焊定位设备，且环焊和连接块铣都还需要通过物流进行周转，所以总的来讲，已有的加工方式工序多，生产效率低，初期投资成本高，而双枪的MAG焊模式还存在产品质量差的特点。
经对现有技术文献检索发现，发明名称“一种对液力变矩器内部间隙进行控制的焊接设备和方法”(专利号00115670.5)，该专利描述了利用伺服电机的力矩限制功能，在钨极氩弧焊定位点焊工序控制液力变矩器内部间隙的设备和方法，但总成焊主要的热输入则在后续的环焊工序，它是引起热收缩变形的主要原因。由于该方法仅考虑了定位焊的热收缩变形，因此对整个总成焊间隙控制并不适用。另，该专利技术仅进行了内部间隙的控制描述，对焊接方法如何保证产品质量的其它方面并未涉及。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提供一种液力变矩器总成焊接系统及其焊接方法。本发明基于三枪MAG焊模式的一体化集成焊接方法，取代传统的多工序分离模式，其模式相当于“总成焊专机系统＝点焊+环焊-连接块铣+高度检测”，具有热输入的对称性和均匀性，减少焊接变形，提高了生产效率等优点。
本发明是通过以下技术方案实现的本发明涉及的液力变矩器总成焊接系统，包括三把MAG焊枪、上伺服电机、下伺服电机、上气爪、下气爪、液力变矩器、支撑台面，液力变矩器还包括罩轮、泵轮，泵轮置于罩轮上。罩轮的凸缘安装于下气爪内，泵轮的凸缘安装于上气爪内。液力变矩器置于支撑台面上。上下气爪与支撑台面垂直。上气爪、下气爪必须同心设置，构成夹紧装置。下气爪安装于下伺服电机上方。
所述的三把MAG焊枪，在液力变矩器圆周方向按120度放置。
本发明在工作时，上伺服电机通过丝杆进行上下直线运动，上气爪的夹持面与丝杆严格同轴线，下气爪装在下伺服电机上方，上下气爪必须同心设置，构成高精度夹紧装置，罩轮的凸缘安装在下气爪内，泵轮的凸缘安装在上气爪内，液力变矩器放在支撑台面上，台面严格与上下气爪的轴线垂直，与下气爪相连的下伺服电机在焊接时主要起旋转作用，通过位置控制模式精确控制总成焊接的角度和速度。
本发明涉及的液力变矩器总成焊接系统的焊接方法，具体包括如下步骤步骤一，建立本发明的液力变矩器总成焊接系统；步骤二，构建点焊后直接即刻进行环焊的一体化集成；步骤三，对130度环焊实行分段焊接策略控制；步骤四，基于力矩限制实现液力变矩器的内部间隙控制和高度的实时检测。
步骤二中，所述的一体化集成，是指点焊环焊总成焊接工序一体化集成，即在液力变矩器总成焊接系统上直接完成所有的总成焊接工序，中间不需要经过物流周转。
所述的一体化集成，具体方法是将泵轮分总成与罩轮分总成装配好以后，先三枪点焊，然后下伺服电机旋转65度，三枪MAG环焊开始，同时下伺服电机反向旋转130度，完成液力变矩器的总成焊接，整条焊缝在圆周方向上起弧点、点固点以及收弧点按60度均布(上把枪的起弧点与下把枪的收弧点基本重合)，保证了热输入和边界约束的对称和均匀性，其焊接速度由下伺服电机的旋转速度决定。
步骤三中，所述的分段焊接策略，是指在三枪各130度环焊焊接过程中，在起弧段、中间焊接段以及收弧段分别采用不同的焊接策略。起弧段采用较高的起弧电流(160～180A)，为保证可靠起弧同时采用了较低的焊接速度(960～980mm/min)，同样收弧段在搭接部分采用较低的收弧电流(80～100A)和较慢的焊接速度(900～920mm/min)，同时，为保证收弧时焊缝平滑和柔顺的过渡，减缓电流的衰减速率(100～125A/s)，这样较高的起弧电流防止了在起弧部分可能引起的焊漏，而较低但衰减速率较慢的收弧电流则保证了最后搭接部分焊缝的平滑和柔顺过渡，焊缝成形美观。而中间段在保证焊接质量的前提下保持一个较快的焊接速度和较大的焊接规范(所述规范为焊接电流215～230A，焊接速度1050～1100mm/min)。
步骤四中，所述的内部间隙控制和高度的实时检测，是指焊接时，液力变矩器罩轮在下，泵轮在上，下气爪夹紧罩轮后，上伺服电机先以位置控制模式下降，到接近泵轮凸缘时，上气爪动作，夹紧后再放松，初步保证罩轮与泵轮在同一个轴线上。然后上伺服电机改以力矩控制方式继续下压到泵轮上表面直至力矩限制，电机停止。当检测高度不在所标定的范围以内时，则进行超差报警。
其中，所述的高度的实时检测，具体是焊接时，当下气爪夹紧罩轮后，上伺服电机开始下降，当接近泵轮时电机停止并切换到力矩控制方式，继续下压到泵轮上表面直至力矩限制，在这个过程中系统通过编码器进行实时位置计数，当力矩限制时，如果检测到的液力变矩器高度不在所标定的范围以内，则进行超差报警，在焊接之前就对不合格品进行剔出，表明该产品可能某个零部件漏装、加工尺寸超差或者装配不当等。
其中，所述的内部间隙控制，具体是当上伺服电机下压到力矩限制时，如果高度在标定的范围以内时，则电机以位置控制方式反向运动一段距离，这段距离1.6mm，电机停止。然后上气爪夹紧泵轮，电机以位置控制方式带动泵轮一起再向上运动一定的距离，为0.04～0.06mm，取决于焊接规范参数并可调。在此状态下，由于总成点焊和环焊所产生的径向收缩而轴向膨胀变形，从而控制了液力变矩器的内部间隙。
与现技术相比，本发明具有以下特点①三枪MAG焊间隔120均布模式，保证了热输入的对称性和均匀性，以及相比现有技术MAG焊双枪模式的加热区和非加热区间隔时间缩短，极大地减少了焊接变形，提高了产品的同轴度以及平面度等重要指标。
②点焊和环焊一体化集成突破了原有的液力变炬器总成焊加工模式，节约了流程周转时间，提高了生产效率，一台液力变矩器总成焊接时间为25秒，总的工作时间只有45秒。
③同时分段焊接策略在满足焊接效率的前提下，防止了起弧段焊漏同时又保证了搭接部分的平滑、柔顺过渡和焊缝外观成形美观。
④利用上伺服电机的力矩限制功能，不但可以实现液力变矩器的内部间隙控制，而且还可以实现高度实时检测，防止漏装、加工尺寸超差以及装配不当等不合格产品进入下一道工序。
本发明产品的合格率基本达到99％以上。整个系统焊接效率高，减少了焊接变形，提高了产品质量，同时点焊环焊一体化集成使得液力变矩器的总成焊只需一台设备，降低了成本，减少了物流周转等中间环节，提高了生产节拍。在工艺角度还是从经济效益方面，本发明都有很大的推广应用价值。
图1为实施例中三枪液力变炬器总成焊接示意图。
图2为实施例中三枪MAG焊130度环焊分段焊接策略示意图。
其中上气爪-2，上伺服电机-3，罩轮-41，泵轮-42，支撑台面-5，下伺服电机-6，下气爪-7，MAG焊枪一-11，MAG焊枪二-12，MAG焊枪三-13。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
步骤一，采用三枪MAG焊配合上下伺服电机建立液力变矩器总成焊接系统本实施例是在液力变矩器总成焊专机系统上实施。如图1所示，本实施例以INTEL P4 2.4G处理器工控机为控制核心，运动控制卡PCI-8132及PCI-7256I/O接口卡等实现对上下伺服电机3、6以及焊接电源等的控制，三把MAG焊枪11、12和13按间隔120度均布，焊枪11、12和13与上电机3的轴线成45度角，平焊位置，上伺服电机3通过丝杆进行上下直线运动，上气爪2的夹持面与丝杆严格同轴线，下气爪7装在下伺服电机6上方，上下气爪2、7必须同心设置，构成高精度夹紧装置，液力变矩器的罩轮41的凸缘安装在下气爪7内，液力变矩器的泵轮42的凸缘安装在上气爪2内，台面5严格与上下气爪2、7的轴线垂直，与下气爪7相连的下伺服电机6在焊接时主要起旋转作用，通过位置控制模式精确控制总成焊接的角度和速度。
步骤二，构建点焊后直接即刻进行环焊的一体化集成焊接时，液力变矩器罩轮41在下，泵轮42在上，下气爪7夹紧罩轮41后，上伺服电机3先以位置控制模式下降，到接近泵轮42凸缘时，上气爪2动作，夹紧后再放松，初步保证罩轮与泵轮在同一个轴线上。然后上伺服电机3改以力矩控制方式继续下降压紧液力变矩器并直至力矩限制，电机3停止。当液力变矩器高度不在所标定的范围以内时，则进行超差报警，而当液力变矩器高度在所标定的范围以内时，电机3首先以位置控制方式反向运动1.6mm后停止，然后上气爪2夹紧泵轮42凸缘，电机3带动泵轮42一起再次上升0.04mm。
步骤三，对130度环焊实行分段焊接策略控制上伺服电机3到位后，三把MAG枪11、12和13到位开始点焊，然后下伺服电机6旋转65度并即刻进行三枪反向130度环焊，完成液力变矩器的总成焊接。
如图2所示，在进行130度环焊时，分别起弧段、中间段及收弧段分别采用不同的焊接策略，保证对称均匀的热输入和漂亮的外观成形。
步骤四，基于力矩限制实现液力变矩器的内部间隙控制和高度的实时检测焊接时，液力变矩器罩轮41在下，泵轮42在上，下气爪7夹紧罩轮41后，上伺服电机3先以位置控制模式下降，到接近泵轮42凸缘时，上气爪2动作，夹紧后再放松，初步保证罩轮41与泵轮42在同一个轴线上。然后上伺服电机3改以力矩控制方式继续下压到泵轮42上表面直至力矩限制，电机停止。当检测高度不在所标定的范围以内时，则进行超差报警。
本实施例实现了液力变矩器的高效、高精度和低成本的总成焊接，相比已有技术其效率和质量都有显著进步。整个产品的焊接时间为25秒，总的工作时间为45秒，效率为已有技术的2～3倍，焊后对各项指标(如HUB口跳动，连接块平面度、内部间隙等)进行检验，产品的合格率达到99％以上。
权利要求
1.一种液力变矩器总成焊接系统，包括三把MAG焊枪、上伺服电机、下伺服电机、上气爪、下气爪、液力变矩器、支撑台面，所述的液力变矩器还包括罩轮、泵轮，其特征在于，泵轮置于罩轮上，罩轮的凸缘安装于下气爪内，泵轮的凸缘安装于上气爪内，液力变矩器置于支撑台面上，上下气爪与支撑台面垂直，上气爪、下气爪必须同心设置，构成夹紧装置，下气爪安装于下伺服电机上方。
2.如权利要求1所述的液力变矩器总成焊接系统，其特征是，所述的三把MAG焊枪在液力变矩器圆周方向按120度放置。
3.一种如权利要求1所述的液力变矩器总成焊接系统的焊接方法，其特征在于，具体包括如下步骤步骤一，建立液力变矩器总成焊接系统；步骤二，构建点焊后直接即刻进行环焊的一体化集成；步骤三，对130度环焊实行分段焊接策略控制；步骤四，基于力矩限制实现液力变矩器的内部间隙控制和高度的实时检测。
4.如权利要求3所述的液力变矩器总成焊接系统的焊接方法，其特征是，步骤二中，所述的一体化集成，是指点焊环焊总成焊接工序一体化集成，在液力变矩器总成焊接系统上直接完成所有的总成焊接工序，中间不需要经过物流周转。
5.如权利要求3或4所述的液力变矩器总成焊接系统的焊接方法，其特征是，所述的一体化集成，具体方法是将泵轮分总成与罩轮分总成装配好以后，先三枪点焊，然后下伺服电机旋转65度，三枪MAG环焊开始，同时下伺服电机反向旋转130度，完成液力变矩器的总成焊接，整条焊缝在圆周方向上起弧点、点固点以及收弧点按60度均布，保证了热输入和边界约束的对称和均匀性，其焊接速度由下伺服电机的旋转速度决定。
6.如权利要求3所述的液力变矩器总成焊接系统的焊接方法，其特征是，步骤三中，所述的分段焊接策略，是指在三枪各130度环焊焊接过程中，在起弧段、中间焊接段以及收弧段分别采用不同的焊接策略起弧段采用较高起弧电流160A-180A，起弧时采用低焊接速度960mm/min-980mm/min，收弧段在搭接部分采用低收弧电流80A-100A和慢焊接速度900mm/min-920mm/min，同时减缓电流的衰减速率100A/s-125A/s，中间段保持焊接电流215A-230A，焊接速度1050mm/min-1100mm/min。
7.如权利要求3所述的液力变矩器总成焊接系统的焊接方法，其特征是，步骤四中，所述的内部间隙控制和高度实时检测，是指焊接时，液力变矩器罩轮在下，泵轮在上，下气爪夹紧罩轮后，上伺服电机先以位置控制模式下降，到接近泵轮凸缘时，上气爪动作，夹紧后再放松，初步保证罩轮与泵轮在同一个轴线上；然后上伺服电机改以力矩控制方式继续下压到泵轮上表面直至力矩限制，电机停止；当检测高度不在所标定的范围以内时，则进行超差报警。
8.如权利要求7所述的液力变矩器总成焊接系统的焊接方法，其特征是，其中，所述的高度实时检测，具体是焊接时，当下气爪夹紧罩轮后，上伺服电机开始下降，当接近泵轮时电机停止并切换到力矩控制方式，继续下压到泵轮上表面直至力矩限制，在这个过程中系统通过编码器进行实时位置计数，当力矩限制时，如果检测到的液力变矩器高度不在所标定的范围以内，则进行超差报警，在焊接之前就对不合格品进行剔出。
9.如权利要求7所述的液力变矩器总成焊接系统的焊接方法，其特征是，其中，所述的内部间隙控制，具体是上伺服电机下压到力矩限制时，高度在标定的范围以内，电机以位置控制方式反向运动，电机停止；然后上气爪夹紧泵轮，电机以位置控制方式带动泵轮一起再向上运动。
10.如权利要求9所述的液力变矩器总成焊接系统的焊接方法，其特征是，所述的所述的再向上运动，为0.04mm-0.06mm。
全文摘要
本发明涉及的是一种焊接技术领域的一种液力变矩器总成焊接系统及其焊接方法。具体包括如下步骤步骤一，采用三枪MAG焊配合上下伺服电机建立液力变矩器总成焊接系统；步骤二，构建点焊后直接即刻进行环焊的一体化集成；步骤三，对130度环焊实行分段焊接策略控制；步骤四，基于力矩限制实现液力变矩器的内部间隙控制和高度的实时检测。整个系统焊接效率高，减少了焊接变形，提高了产品质量，同时点焊环焊一体化集成使得液力变矩器的总成焊只需一台设备，降低了成本，减少了物流周转等中间环节，提高了生产节拍。在工艺角度还是从经济效益方面，本发明都有很大的推广应用价值。
文档编号B23K9/32GK101092001SQ20071004422
公开日2007年12月26日 申请日期2007年7月26日 优先权日2007年7月26日
发明者张轲, 金鑫, 胡应存, 俞海良, 杨海澜, 石忠贤 申请人:上海交通大学