一种铝合金汽车部件弧焊夹具及弧焊系统的制作方法

本实用新型属于汽车机械加工技术领域，具体地说，本实用新型涉及一种铝合金汽车部件弧焊夹具及弧焊系统。

背景技术：

在当今新能源汽车轻量化时代，大量的铝合金及其他复合材料应用到汽车车身和零部件中，尤其是汽车内饰骨架使用铝合金材料较多。骨架横梁是乘用车内饰件的重要组成和支撑部分，其质量直接决定了车身内饰强度及稳定性。如铝合金骨架采用普通钢铁材质方式焊接，焊接后会产生变形，这在很大程度上增加了产品焊后调修量，浪费大量工时，严重时会导致生产进度延期及产量滑坡等缺陷。如需保证铝合金焊接骨架接强度，需采用弧焊焊接工艺。弧焊具有焊接热量高和易导致焊接变形等特性。在焊接工件时会产生大量热量，瞬时产生大量热量会导致铝合金产品散热不均匀，产品极易产生变形。

现有技术中的内饰骨架横梁多使用钢铁材质横梁，钢铁材质焊接工艺和铝合金材质焊接工艺有本质区别。钢材在焊接温度升高及热变形量上，并不需要考虑太多。传统钢铁材质焊接中，因不需要考虑零件焊接高温的变形影响，采用普通焊接工艺技术，就可有效实现产品焊接质量。这种钢材焊接不符合铝合金的焊接技术要求，若对铝合金也采用相同的焊接工艺，远远达不到产品焊接的合格率。随着轻量化车身以及复合材料大量应用以来，汽车白车身、底盘、内外饰等均有铝合金材质身影。铝合金焊接工艺的重要性日益增强，铝合金的特性决定了在焊接工艺的设计阶段亟需考虑各种问题。

综上所述，亟需研发提供一种铝合金汽车部件弧焊夹具及弧焊系统，有效防止铝合金产品在焊接过程中的热变形量，最大程度保证产品的焊接质量。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种铝合金汽车部件弧焊夹具，有效防止焊接铝合金产品在焊接过程中的热变形量，最大程度保证产品的焊接质量；还提供一种铝合金汽车部件弧焊系统，可以自动进行铝合金的弧焊操作，最大程度保证铝合金产品焊后的调修量，节约人力、物力，降低生产成本，满足铝合金汽车骨架的焊接生产要求，并保证产品品质的稳定性。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种铝合金汽车部件弧焊夹具，包括平台以及设置于所述平台上的定位装置、夹紧装置，所述平台上还设置有冷却装置，所述冷却装置包括冷却单元和冷却管，所述冷却单元上设置有定位铝合金汽车部件的固定孔，所述冷却管用于供冷媒循环流动，所述冷却单元内部设置有与所述冷却管连通的冷媒管道。

在另一优选的实施方式中，所述冷媒管道的数量为两个，两个所述冷媒管道分别设置于所述冷却单元的固定孔的顶侧和底侧。

在另一优选的实施方式中，所述冷媒管道包括入口与出口，所述冷却管与所述入口和出口连通。

在另一优选的实施方式中，所述冷却装置还包括支撑块，所述支撑块与所述平台固定连接，所述冷却单元固定于所述支撑块上。

在另一优选的实施方式中，所述冷却装置还包括与所述冷却单元固定连接的悬臂，所述悬臂长度可调节的固定于所述夹紧装置上。

在另一优选的实施方式中，所述夹紧装置用于夹紧待焊接的铝合金汽车部件，包括夹紧单元和动力单元，所述动力单元控制所述夹紧单元将待焊接的铝合金汽车部件夹紧。

在另一优选的实施方式中，所述定位装置用于将待焊接的铝合金汽车部件固定在指定位置，包括面定位机构或孔定位机构。

在另一优选的实施方式中，还包括plc控制柜，所述plc控制柜用于控制所述定位装置、夹紧装置的开启和关闭。

在另一优选的实施方式中，还包括用于感应铝合金汽车部件状态信息的接近开关，所述接近开关与所述plc控制柜通信连接。这样设置，接近开关感应到铝合金汽车部件就位的信号后，将信号发送给plc控制柜，然后plc控制柜控制所述定位装置和夹紧装置启动，将铝合金汽车部件固定和夹紧。

在另一优选的实施方式中，所述平台的四角处均设置有吊环，所述平台上还设置有基准块。这样设置，方便通过机械手勾住吊环移动夹具。

本实用新型还提供一种铝合金汽车部件弧焊系统，包括上述的铝合金汽车部件弧焊夹具，还包括弧焊单元，所述弧焊单元对待焊接的铝合金汽车部件的指定位置弧焊。

在另一优选的实施方式中，还包括冷媒泵送机构，所述冷媒泵送机构与所述冷却管连通用于向所述冷却管泵送冷媒。

在另一优选的实施方式中，所述冷却装置还包括与所述冷媒泵送机构电连接的控制器，所述控制器根据焊接信号控制所述冷媒泵送机构的开启和关闭，所述plc控制柜控制所述定位装置、夹紧装置和冷却装置的开启和关闭。

本实用新型的技术方案所取得的有益技术效果是：

1、本实用新型的铝合金汽车部件弧焊夹具，通过设置冷却装置，在对铝合金汽车部件产品焊缝密集和变形量大的区域采用冷媒进行冷却，有效吸收产品焊接时所散出的热量，可有效防止焊接产品的热变形量，最大程度保证产品的焊接质量，达到焊接的技术要求。

2、本实用新型的铝合金汽车部件弧焊系统，实现对待焊接产品自动定位、夹紧和焊接，并根据焊接信号实时对产品焊缝密集和变形量大的区域进行冷却，有效达到铝合金汽车骨架焊接生产要求，并保证产品品质的稳定性；最大程度保证产品焊后调修量，节约人力、物力，降低生产成本。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为实施例1的铝合金汽车部件弧焊夹具的结构示意图(未画出冷却管)；

图2为实施例2的冷却装置与夹紧装置的连接结构示意图(未画出冷却管)；

图3为实施例2中铝合金汽车部件弧焊系统主要部件的连接框图。

附图标记：

1-平台2-吊环3-定位装置

4-冷却装置5-基准块6-夹紧装置

7-中继箱8-汇流板9-电磁阀

10-支撑块11-出口12-冷却单元

13-入口14-固定块15-气缸

16-悬臂17-固定孔18-冷媒管道

19-铝合金汽车部件

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

实施例1

参考附图1和附图2所示，本实施例中的铝合金汽车部件弧焊夹具，包括平台1以及设置于平台1上的定位装置3、夹紧装置6，平台1上还设置有冷却装置4，冷却装置4包括冷却单元12和冷却管，冷却单元12上设置有定位铝合金汽车部件19的固定孔17，冷却管用于供冷媒循环流动，冷却单元12内部设置有与冷却管连通的冷媒管道18。平台1用于安装夹具的各项零件，要求平面度每米0.1mm以下，表面粗糙度3.2以下。通过设置冷却装置4，在对铝合金汽车部件19产品焊缝密集和变形量大的区域采用冷媒对冷却单元12和固定于冷却单元12处的铝合金汽车部件19进行冷却，有效吸收产品焊接时所散出的热量，可有效防止焊接产品的热变形量，最大程度保证产品的焊接质量，达到焊接的技术要求。可以根据实际情况选择冷媒种类，如自来水或者其它无机或有机溶液。

继续参考附图1所示，在本实施例中，定位装置3用于将待焊接的铝合金汽车部件19固定在指定位置，包括面定位机构或孔定位机构；其中面定位可以确定1个方向定位，孔定位可以确定2个方向定位；定位装置3是保证焊接产品准确固定在夹具同一位置的装置，重复固定精度控制±0.1mm以内。

继续参考附图1所示，在本实施例中，夹紧装置6用于夹紧和固定待焊接的铝合金汽车部件19，包括夹紧单元和动力单元，动力单元控制夹紧单元将待焊接的铝合金汽车部件19夹紧，本实施例中采用气缸15作为动力单元。通过夹紧装置6保证焊接时产品的稳定性，夹紧装置6按照产品实际情况考虑夹紧强度。当需要进行弧焊工作时，通过机械手将待焊接的铝合金汽车部件19置于平台1上，定位装置3和夹紧装置6分别对待焊接的部件进行精准定位和卡紧，然后焊枪对指定位置进行焊接。

继续参考附图1所示，在本实施例中，平台1的四角处均设置有吊环2，平台1上还设置有基准块5。这样设置，方便通过机械手勾住吊环2移动夹具。

参见附图2所示，在上述实施例的基础上，在另一改进的方案中，冷媒管道18的数量为两个，两个冷媒管道18分别设置于冷却单元12的固定孔17的顶侧和底侧。其中冷媒管道18包括入口13与出口11，冷却管与入口13和出口11连通。这样设置，焊接后的铝合金汽车部件19的热量传递至冷却单元12上，冷媒在冷却管和冷媒管道18中流动，带走热量从而有效降低冷却单元12的温度，达到对所焊接的部件迅速降温的目的，减少所的热变形量。

在上述实施例的基础上，在另一改进的方案中，冷却单元12采用铜或铜合金制成方块，这样可以冷却单元12的导热系数高，可以在短时间内吸收较多热量。

参见附图2所示，在上述实施例的基础上，在另一改进的方案中，冷却装置4还包括支撑块10，支撑块10与平台1固定连接，冷却单元12固定于支撑块10上。这样设置，可以根据待焊接的铝合金汽车部件19的型号更换支撑块10，保证冷却单元12与待焊接的铝合金汽车部件19的配合。

在上述实施例的基础上，在另一改进的方案中，冷却装置4还包括与冷却单元12固定连接的悬臂16，悬臂16长度可调节的固定于夹紧装置6的固定块14上；夹紧装置6通过固定块14固定于平台1上。这样设置，方便根据待焊接的铝合金汽车部件19的型号更调节悬臂16的长度，保证冷却单元12与待焊接的铝合金汽车部件19的配合。

实施例2

参考附图1和附图2所示，本实施例提供一种铝合金汽车部件19弧焊系统，包括上述实施例1中的铝合金汽车部件弧焊夹具，还包括弧焊单元，弧焊单元对待焊接的铝合金汽车部件19的指定位置弧焊。

继续参考示意图1，作为本实施例的改进，在另一实施例中冷却装置4还包括冷媒泵送机构和控制器，冷媒泵送机构与冷却管连通用于向冷却管泵送冷媒；冷却装置4还包括与所述冷媒泵送机构电连接的控制器，该控制器根据焊接信号控制冷媒泵送机构的开启和关闭，向冷媒管道循环供应冷却水，从而吸收冷却单元的固定孔中的铝合金汽车部件产品的热量，将焊接高温传递到循环的冷媒介质中，实现焊接产品快速冷却的目的。

参考附图3所示，在上述实施例的基础上，在另一改进的方案中，铝合金汽车部件19弧焊系统还包括plc控制柜，plc控制柜用于控制定位装置3和夹紧装置6的开启和关闭。在本方案中，弧焊夹具的平台1上设置有中继箱7和汇流板8，汇流板8上设置有与所述定位装置3和夹紧装置6连接的电气元件。汇流板8上还设置有电磁阀9，电磁阀9为电控阀门，通过控制汇流板8上的电气元件来控制定位装置3和夹紧装置6的开启和关闭。中继箱7与plc控制柜通信连接，并通过控制电磁阀9的工作状态来执行所接收的控制信号；也即plc控制柜通过中继箱7控制定位装置3和夹紧装置6的开启和关闭。弧焊系统的配管配线包含水、电、气管线，用于实现电气系统、循环冷却系统的连接功能。关于plc控制柜和中继箱7和电磁阀9的控制连接关系，为本领域的现有技术，可以通过市场购买相应产品并按照相应操作原理组装即可实现，并非本发明创造的改进点，因此对细节内容不进行赘述。

在上述实施例的基础上，在另一改进的方案中，还包括用于感应铝合金汽车部件19状态信息的接近开关，接近开关与plc控制柜通信连接。这样设置，接近开关感应到铝合金汽车部件19就位的信号后，将信号发送给plc控制柜，然后plc控制柜控制定位装置3和夹紧装置6启动，将铝合金汽车部件19固定和夹紧。

简要介绍本实施例中的弧焊系统的工作过程：

1)plc控制柜给冷却装置4的控制系统发送信号，控制器启动冷媒泵送机构，冷媒开始循环；

2)plc控制柜给定位装置3和夹紧装置6发送信号，打开定位装置3和夹紧装置6；

3)将待焊接的铝合金汽车部件19如骨架总成和各焊接小件置于定位装置3和夹紧装置6；

4)plc控制柜给夹紧装置6发送信号，夹紧装置6夹紧待焊接的工件；

5)plc控制柜发送焊接信号，弧焊机器人开始焊接；

6)焊接完成，plc控制柜发送信号，定位装置3和夹紧装置6打开，取下所焊接的铝合金汽车部件19如骨架横梁总成。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。