离合器从动盘‑传动盘结构件自动预热装夹装置及激光焊接方法与流程

文档序号:11119049
离合器从动盘‑传动盘结构件自动预热装夹装置及激光焊接方法与制造工艺

本发明属于激光焊接技术领域,涉及一种离合器从动盘-传动盘结构件自动预热装夹装置及激光焊接方法。



背景技术:

从动盘总成是广泛采用的摩擦离合器的核心部件之一,它在膜片弹簧的作用下与飞轮和压盘接触靠摩擦力来传递发动机扭矩。现代汽车要求从动盘具有能够保证平稳起步、快速换挡、衰减发动机传递到变速器的振动、防止变速器噪声等功能,要满足这些功能,通常从动盘总成需要安装波形弹簧片、扭转减振器和阻尼控制器等来减小来自发动机的扭振和冲击。

目前,从动盘总成的从动盘-传动盘组合件(典型结构件)的连接方式主要采用铆接的方式。这种连接方式在工作中主要存在以下问题:一是减振盘撕裂。由于孤立的弹簧不能衰减轴向冲击,故采用阻尼控制总成来衰减轴向冲击,由于摩擦片或阻尼器组件磨损使减振盘与铆钉帽产生干涉,或是减振弹簧在离心力作用下与从动盘和减振盘窗口缘产生摩擦磨损,上述原因导致减振盘受力而产生撕裂。二是摩擦盘脱落。其原因是发动机的扭矩全靠连接从动盘和传动盘的铆钉传递给变速器一侧,铆钉承受巨大的剪切力而产生断裂,导致摩擦盘脱落。三是增加从动盘轴向空间尺寸。为了避免产生铆钉帽的磨损需要预留一定的轴向空间尺寸,导致换挡时间增加。

上述三点问题的存在给汽车行驶安全埋下严重的安全隐患。对于从动盘-传动盘组合件,如果采用焊接技术代替传统的铆接能为离合器的内部结构设计预留更大的轴向和径向空间,为扭转减震器、理想的阻尼元件等的设计与应用提供更大的设计空间,同时也大大提高汽车安全性能。

激光焊接技术由于具有速度快、深度大、变形小、可焊接难熔材料、异种材料以及非接触性焊接等特点,可以将其应用于汽车离合器的工业生产中,为离合器的结构设计与制造提供了技术支持。国内关于采用焊接技术制造离合器方面的专利,如中国专利号为ZL201510933409.3,发明名称为“一种离合器从动盘总成及其安装工艺”,公开日:2016年5月11日,公开了一种离合器从动盘总成及其安装工艺,该专利是将波形片安装在减震盘的外边缘处,波形片与减震盘通过二氧化碳保护焊和氩弧焊两种不同的焊接方式焊接成一个整体,确保减震盘和波形片之间牢固的连接在一起,消除了减震盘与波形片在铆接处剪断的潜在风险。中国专利号为ZL201610033168.1,发明名称为“重型汽车离合器从动盘总成”,公开日:2016年4月13日,公开了一种离合器从动盘总成,该专利采用激光焊接将从动片与盘毂部分形成一个整体,使从动片的整体刚度显著提高,解决了传统铆接处的应力集中及铆接开裂等不利影响。但是,上述两专利中只介绍了离合器从动盘总成的结构及其焊接方法与焊接位置,而对于离合器从动盘和传动盘普遍采用弹簧钢和碳氮共渗异种材料制造,弹簧钢和碳氮共渗材料的焊接存在诸多问题,如裂纹、气孔等问题,已经公开的资料并没有给出适宜的焊接工艺,也没有设计出高效、可靠的焊接装置。



技术实现要素:

为了达到上述目的,本发明提供一种离合器从动盘-传动盘结构件自动预热装夹装置及激光焊接方法,解决了现有技术中采用铆钉连接传动盘与从动盘导致的减振盘撕裂、摩擦盘脱落和增加从动盘轴向空间尺寸的问题,同时也解决了弹簧钢和碳氮共渗异种材料焊接存在裂纹的问题,实现了从动盘-传动盘结构件的自动装夹预热和精确定位,有效提高了从动盘-传动盘结构件装夹速度和焊接质量。

本发明所采用的技术方案是,离合器从动盘-传动盘结构件自动预热装夹装置,由从动盘压紧机构、传动盘压紧机构、平行度调整机构、从动盘加热装置、传动盘加热装置构成;所述从动盘压紧机构由普通气缸、传动杆、斜舌机构、旋钮、斜舌连杆、从动盘垫板组成;从动盘垫板为圆形且中间具有开口的结构,从动盘设置在从动盘垫板上,普通气缸设置在从动盘垫板的下部,普通气缸的活塞杆上表面与从动盘垫板的下表面固定,普通气缸的中间设置有传动杆,传动杆向上从动盘垫板中间的通孔穿出;传动杆的上部设置有斜舌机构;所述传动盘压紧机构由回转压紧气缸、摇臂、传动盘压板、传动盘垫板组成;传动盘垫板为内径比从动盘垫板外径大的圆环,传动盘垫板套在从动盘垫板外,传动盘设置在传动盘垫板上;在传动盘垫板外缘圆周上均匀布置4个回转压紧气缸,每个回转压紧气缸的活塞杆上与一个摇臂的一端连接,摇臂的另一端与传动盘压板连接;传动盘垫板上设置有传动盘定位销;所述平行度调整机构由激光位移传感器、步进电机、齿轮、丝杠、计算机组成;在传动盘垫板外缘圆周上均匀布置3台步进电机,每个步进电机均通过两副齿轮与一个丝杠一端螺纹连接,丝杠的另一端焊接在传动盘垫板的外缘,激光位移传感器通过计算机和步进电机相连;激光位移传感器设置在激光加工头的侧面并固定。

进一步的,所述斜舌机构由3个及3个以上的斜舌固定块与斜舌构成,斜舌固定块的底部与传动杆顶部固定,斜舌固定块的侧面设置有滑槽,斜舌的侧面设置有与滑槽相匹配的凸槽,每个斜舌可以通过凸槽在相邻的两个斜舌固定块之间滑动;斜舌的背面设置有斜舌连杆,斜舌通过斜舌连杆与旋钮铰接,使得旋转旋钮可以带动斜舌连杆转动从而带动斜舌在斜舌固定块上滑动;从动盘垫板上设置有从动盘定位销。

进一步的,所述斜舌背面与旋钮之间设置有弹簧。

进一步的,所述斜舌固定块的滑槽设置一定的角度使得斜舌可向外向下伸出。

进一步的,所述回转压紧气缸采用QCK系列回转夹紧气缸,活塞杆上开有一端为直线另一端为曲线的凸轮槽。

进一步的,所述从动盘加热装置是由从动盘垫板、陶瓷管、加热丝和温控仪组成;所述传动盘加热装置是由传动盘垫板、陶瓷管、加热丝和温控仪组成;所述从动盘垫板与传动盘垫板的下面均开有凹槽,加热丝设置在陶瓷管中,陶瓷管分别安装在从动盘垫板与传动盘垫板的凹槽内,加热丝通过导线与温控仪相连。

本发明所采用的另一技术方案是,离合器从动盘-传动盘结构件自动预热装夹装置的激光焊接方法,具体按照以下步骤进行:

步骤一,将从动盘放置在从动盘垫板上,并与从动盘垫板上的从动盘定位销相接触,使从动盘处于正确位置;通过控制普通气缸的活塞杆收缩,使斜舌机构穿过从动盘的中心孔,然后转动旋钮,使斜舌伸出并压在从动盘上;控制普通气缸的活塞杆伸出,向下拉传动杆,传动杆带动斜舌机构向下运动,从而将从动盘压紧在从动盘垫板上;

步骤二:将传动盘放置在传动盘垫板上,并与传动盘垫板上的传动盘定位销相接触,使传动盘处于正确位置;控制回转压紧气缸的活塞杆收缩,摇臂在下降的过程中顺时针旋转90度,再带动传动盘压板向下运动,进而将传动盘压紧在传动盘垫板上;

步骤三:开启加热装置加热加热丝,设定加热温度,对从动盘与传动盘进行焊前预热;

加热的同时,开启激光位移传感器,机床驱动激光位移传感器分别测量并记录从动盘上指定的三点A、B、C的高度值,再测量传动盘上A1点的高度值,数据经过放大电路传输到计算机,计算机计算出传动盘上A1点与从动盘上A点的高度差Δh;若Δh≠0,则计算机向驱动器发出调整信号,控制步进电机反向转动,通过丝杠使传动盘垫板整体升高Δh,即使Δh=0;再依次调整传动盘上B1、C1点的高度,使其与从动盘上B、C点的高度差为0,关闭激光位移传感器;

步骤四:实施激光焊接,设置激光功率为3.0~3.4KW,焊接速度为1.6~1.8m/min,离焦量为-3~+3mm,焊接轨迹为圆形,保护气体为纯Ar;

步骤五:焊后缓冷,设定加热丝的温度,对焊接后的从动盘-传动盘结构件进行缓冷;

步骤六:压紧力卸除;从动盘压紧机构复位,控制普通气缸的活塞杆收缩,使斜舍机构向上运动脱离从动盘,转动旋钮使斜舌向内收缩;传动盘压紧装置复位,控制回转压紧气缸的活塞伸出,摇臂带动传动盘压板转到传动盘垫板的侧边,最后取出从动盘-传动盘焊接构件。

本发明通过计算机将激光位移传感器与步进电机相联。采用激光位移传感器检测从动盘是否与传动盘的基准面相平行,进一步可以使用自动调节装置自动调节传动盘与从动盘的相对位置,使传动盘与从动盘平行,便于后续的激光焊接操作,并具有以下有益效果是:

(1)突破了传统的离合器传动盘-从动盘的铆接结构,采用激光焊接的方法连接传动盘与从动盘,整体强度比传统的铆接方法更加可靠,将传动盘和从动盘形成一个整体,使整体刚度显著提高,解决了传动盘撕裂、铆钉断裂等一系列问题,并且显著提高使用寿命。

(2)设计的自动装夹预热装置和激光焊接方法能有效解决弹簧钢和碳氮共渗异种材料焊接存在裂纹的问题。

(3)设计的自动调节装夹装置可提高从动盘与传动盘的装配精度,进而提高焊接后的从动盘-传动盘结构件的形状精度。工装夹具结构简单,功能稳定,精度较高,易于实现。

(4)采用激光焊接技术显著减小传动盘与从动盘异种材料焊接变形、残余应力,显著提高传动盘-从动盘结构件的形状精度和力学性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是从动盘压紧机构。

图2是传动盘压紧机构。

图3是从动盘加热装置图。

图4是传动盘加热装置图。

图5是平行度调整机构。

图6是整体焊接装夹装置图。

图7是调整装置工作流程图。

图8是测量点位置图。

图9是焊接后的从动盘-传动盘结构件。

图10是普通气缸与其它部分的连接示意图。

图中,1.激光位移传感器,2.激光加工头,3.摇臂,4.传动盘压板,5.普通气缸,6.传动盘垫板,7.回转压紧气缸,8.丝杠,9.齿轮,10.步进电机,11.斜舌,12.从动盘,13.传动盘,14.传动杆,15.从动盘垫板,16.旋钮,17.传动盘定位销,18.陶瓷管,19.加热丝,20.斜舌连杆,21.从动盘定位销,22.活塞杆,23.斜舌固定块,

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,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,本领域普通技术人员在没有做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。

离合器从动盘-传动盘结构件自动预热装夹装置,结构如图6所示,由从动盘压紧机构(如图1)、传动盘压紧机构(如图2)、平行度调整机构(如图5)、从动盘加热装置(如图3)、传动盘加热装置(如图4)构成。

其中,如图1、6所示,从动盘压紧机构由普通气缸5、传动杆14、斜舌机构、旋钮16、斜舌连杆20、从动盘垫板15组成;如图10所示,从动盘垫板15为圆形且中间具有开口的结构,从动盘12设置在从动盘垫板15上,普通气缸5设置在从动盘垫板15的下部,普通气缸5的活塞杆22上表面与从动盘垫板15的下表面固定,普通气缸5的中间设置有传动杆14,传动杆14向上从动盘垫板15中间的通孔穿出;传动杆14的上部设置有斜舌机构,斜舌机构由3个及3个以上的斜舌固定块23与斜舌11构成,斜舌固定块23的底部与传动杆14顶部固定,斜舌固定块23的侧面设置有滑槽,斜舌11的侧面设置有与滑槽相匹配的凸槽,每个斜舌11可以通过凸槽在相邻的两个斜舌固定块23之间滑动;优选的,斜舌固定块23的滑槽设置一定的角度使得斜舌11可向外向下伸出;斜舌11的背面设置有斜舌连杆21,斜舌11通过斜舌连杆21与旋钮16铰接,使得旋转旋钮16带动斜舌连杆21转动从而带动斜舌11在斜舌固定块23上滑动;从动盘垫板15上设置有从动盘定位销21。优选的,斜舌11背面与旋钮16之间设置有弹簧,使得斜舌11牢牢将从动盘12压紧在从动盘垫板15上。

从动盘压紧机构的压紧过程,首先将从动盘12放置在从动盘垫板15上,并与从动盘垫板15上的从动盘定位销21相接触,使从动盘12处于正确位置。其次,通过控制普通气缸5的活塞收缩,使斜舌11穿过从动盘12中心孔,之后转动斜舌11的旋钮16,通过斜舌连杆20使斜舌11沿滑槽伸出。再次,控制普通气缸5的活塞杆伸出,向下拉传动杆14,传动杆14带动斜舌11向下运动,从而将从动盘12压紧在从动盘垫板15上。卸载时,控制普通气缸5的活塞收缩,使传动杆14带动斜舌固定块23向上移动,之后转动斜舌11的旋钮16,通过斜舌连杆20使斜舌11沿滑槽收缩,之后可以取出传动盘-从动盘焊接结构件。

传动盘压紧机构由回转压紧气缸7、摇臂3、传动盘压板4、传动盘垫板6组成。传动盘垫板6为内径比从动盘垫板15外径大的圆环,传动盘垫板6套在从动盘垫板15外,传动盘13设置在传动盘垫板6上;在传动盘垫板6外缘圆周上均匀布置4个回转压紧气缸7,每个回转压紧气缸7的活塞杆上与一个摇臂3的一端连接,摇臂3的另一端与传动盘压板4连接;回转压紧气缸7采用亚德客公司的QCK系列回转夹紧气缸,活塞杆上开有一端为直线另一端为曲线的凸轮槽,可实现活塞杆收缩时先旋转90度再进入夹紧行程;传动盘垫板6上设置有传动盘定位销17。

传动盘压紧机构的工作过程:首先将传动盘13放置在传动盘垫板6上,并与传动盘垫板6上的传动盘定位销17相接触,使传动盘13处于正确位置。回转压紧气缸7的活塞杆收缩驱动4个传动盘压板4压在传动盘13上方。摇臂3在下降的过程中先顺时针旋转90度,再带动传动盘压板4向下运动,进而将传动盘13压紧在传动盘垫板6上。

平行度调整机构由激光位移传感器1、步进电机10、齿轮9、丝杠8、计算机组成。在传动盘垫板6外缘圆周上均匀布置3台步进电机10,每个步进电机10均通过两副齿轮9与一个丝杠8一端螺纹连接,丝杠8的另一端焊接在传动盘垫板6的外缘,步进电机10带动齿轮9旋转,使丝杠8升高或降低,进而使传动盘垫板6上下运动。激光位移传感器1通过计算机和步进电机10相联。激光位移传感器1设置在激光加工头2的侧面并固定。

如图8所示,在测距时,通过编制数控机床运行程序设定从动盘12上A、B、C三点位置和相应的传动盘13上A1、B1、C1三点位置,并使在传动盘13上的3点与3个丝杠8的位置相对应。通过数控机床运行程序控制激光位移传感器1分别到达从动盘12上的测试位置A、B、C点,并记录其相应高度值。然后,激光位移传感器1再测量传动盘13上相应的A1点位高度值,并将测量值传回计算机,通过计算机程序计算A1与A的高度差Δh,如果Δh≠0,则计算机向驱动器发出调整信号,其调整量为Δh,此时控制步进电机10转动,通过丝杠8使传动盘垫板6运动Δh,即满足Δh=0。以此类推完成其余两个测量点的自动测量与调整,使得A1-A、B1-B、C1-C的差值均为0,此时保证了从动盘12上面与传动盘13平行。平行度自动调整过程如图7所示。

从动盘加热装置和传动盘加热装置是由从动盘垫板15、传动盘垫板6、陶瓷管18、加热丝19和温控仪组成。从动盘垫板15与传动盘垫板6的下面均开有凹槽,加热丝19设置在陶瓷管18中,陶瓷管18安装在从动盘垫板15与传动盘垫板6的凹槽内,加热丝19通过导线与温控仪相连。焊前接通温控仪电源,并设定预热温度。从动盘垫板15与传动盘垫板6将热量传递给从动盘、传动盘。最后焊接而成的从动盘-传动盘结构件如图9所示。

离合器从动盘-传动盘结构件自动预热装夹装置的激光焊接方法,采用以上离合器从动盘-传动盘结构件自动预热装夹装置,其思路是:

激光位移传感器1首先测量并记录从动盘12上指定的3点A、B、C的垂直高度,再依次测量传动盘13上相对应的3点A1、B1、C1的垂直高度,然后将测量的数据传输到计算机,由计算机计算出A-A1、B-B1、C-C1的高度差值,将按预设的程序向下一级传出指令,控制3个步进电机10运转,带动3个丝杠8运动,从而使传动盘垫板6整体运动,实现传动盘13与从动盘12相对位置的自动调节。

实施例1

步骤一,将从动盘12放置在从动盘垫板15上,并与从动盘垫板15上的从动盘定位销21相接触,使从动盘12处于正确位置;通过控制普通气缸5的活塞收缩,使斜舌机构穿过从动盘12的中心孔,然后转动旋钮16,使斜舌11伸出并压在从动盘12上;控制普通气缸5的活塞杆伸出,向下拉传动杆14,传动杆14带动斜舌机构向下运动,从而将从动盘12压紧在从动盘垫板15上;

步骤二:将传动盘13放置在传动盘垫板6上,并与传动盘垫板6上的传动盘定位销17相接触,使传动盘13处于正确位置;控制回转压紧气缸7的活塞杆收缩,摇臂3在下降的过程中顺时针旋转90度,再带动传动盘压板4向下运动,进而将传动盘13压紧在传动盘垫板6上;

步骤三:开启加热装置加热加热丝19,设定加热温度260℃,并在该温度下保温10分钟,对从动盘12与传动盘13进行焊前预热;

加热的同时,开启激光位移传感器1,机床驱动激光位移传感器1分别测量并记录从动盘12上指定的三点A、B、C的高度值,分别为500.0mm、500.0mm、500.1mm;再测量传动盘13上A1点的高度值为502.0mm,数据经过放大电路传输到计算机,计算机计算出传动盘13上A1点与从动盘12上A点的高度差Δh为+2.0mm;计算机向驱动器发出调整信号,控制步进电机10反向转动,通过丝杠8使传动盘垫板6整体升高2.0mm;再依次调整传动盘13上B1、C1点的高度,使其与从动盘12上B、C点的高度差为0,关闭激光位移传感器1;

步骤四:实施激光焊接,设置激光功率为3.0KW,焊接速度为1.7m/min,离焦量为-3mm,焊接轨迹为圆形,保护气体为纯Ar;

步骤五:焊后缓冷,设定加热丝19的温度260℃保温15分钟,对焊接后的从动盘-传动盘结构件进行缓冷;

步骤六:压紧力卸除;从动盘压紧机构复位,控制普通气缸5的活塞杆22收缩,使斜舍机构向上运动脱离从动盘12,转动旋钮16使斜舌向内收缩;传动盘压紧装置复位,控制回转压紧气缸7的活塞伸出,摇臂3带动传动盘压板4转到传动盘垫板6的侧边,最后取出从动盘-传动盘焊接构件。

实施例2

与实施例1不同之处在于,步骤三中加热温度为300℃;步骤5中,激光功率为3.2KW,焊接速度为1.8m/min,离焦量为-2mm;步骤六中在200℃保温。

实施例3

与实施例1不同之处在于,步骤三中加热温度为280℃,步骤5中,激光功率为3.4KW,焊接速度为1.6m/min,离焦量为+3mm;步骤六中在240℃保温。

需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。

再多了解一些
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