一种超声波焊头及焊接装置的制作方法

1.本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种超声波焊头及焊接装置。


背景技术：

2.如今，随着锂离子动力电池技术的不断发展，对电芯极耳和转接片进行焊接的要求也越来越高，由于焊接产品层数较多且单层材料较薄，达到微米级，而超声波焊接可以使层与层表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合且不会对表层极耳造成明显损坏，所以行业内普遍采用超声波在加压的情况下进行焊接。
3.目前的焊接方式是将焊接组件放置在焊头和焊座之间，使焊头下压以达到压紧焊接组件的作用，焊接主机再通过焊头将超声波传至焊件，其中焊头使用尖齿结构，可以低损耗的传递超声波能量，以达到焊接的目的。
4.但是尖齿形焊头在压紧焊接过程中，极易造成极耳破裂，对产品的安全隐患影响巨大。也有使用过半球形焊齿进行焊接，以解决焊接所造成的极耳焊裂问题，但是圆齿在使用过程中，会出现焊接寿命过低的情况，不利于产品的批量生产。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种超声波焊头，能够解决超声波焊接造成极耳焊穿或焊裂的问题，还能提高了焊头使用寿命。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种超声波焊头，包括焊头件；若干个焊齿，设置在所述焊头件的至少一个面；所述焊齿的顶端设置有接触平面，用于与待焊产品接触，所述接触平面的表面为粗糙面。
8.优选的，所述接触平面的形状为方形或圆形。
9.优选的，所述粗糙面的粗糙度为ra3.2
‑
ra50。
10.优选的，所述焊头件包括本体部及固定在所述本体部的焊齿安装部，若干个所述焊齿间隔设置在所述焊齿安装部的顶面。
11.优选的，所述本体部的端面的长度为12
‑
24mm，宽度为4
‑
10mm。
12.优选的，若干个所述焊齿形成焊印，所述焊印的长度为5
‑
20mm，所述焊印的宽度为5
‑
20mm。
13.优选的，所述焊齿的数量为4
‑
40个，相邻的两个所述焊齿的间距为0.7
‑
3mm，所述焊齿的高度为0.3
‑
1mm，所述焊齿的横截面为梯形。
14.优选的，所述焊头件的边角为倒圆角，所述倒圆角的半径范围为0.2
‑
3mm。
15.优选的，所述超声波焊头还包括调幅器连接件，所述焊头件设置在所述调幅器连接件的侧部。
16.本实用新型的目的之二在于提供一种焊接装置，包括上述的超声波焊头。
17.本实用新型的有益效果在于，本实用新型包括焊头件；若干个焊齿，设置在所述焊
头件的至少一个面；所述焊齿的顶端设置有接触平面，用于与待焊产品接触，所述接触平面的表面为粗糙面。由于尖齿形焊头在压紧焊接过程中，极易造成极耳破裂，对产品的安全隐患影响巨大，也有使用过半球形焊齿进行焊接，以解决焊接所造成的极耳焊裂问题，但是圆齿在使用过程中，会出现焊接寿命过低的情况，不利于产品的批量生产，因此，在焊头件的至少一个面设置若干个焊齿，并通过将尖齿形的焊齿的顶端磨平0.05—0.2mm，形成接触平面，接触平面能够与待焊产品接触，避免焊齿顶面太尖，击穿被焊接产品的情况，在焊齿在焊接时，保证与极耳的受力面积，使得极耳表面不会出现应力集中的现象，从而改善了焊接效果，即避免焊接时极耳出现应力集中的现象，进一步解决了极耳焊裂的问题，同时，接触平面的表面经过粗糙处理形成粗糙面，不仅确保完成超声波焊接，还能减少施加到焊头件的力，有助于延长超声波焊头的使用寿命。本实用新型能够解决超声波焊接造成极耳焊穿或焊裂的问题，还能提高了焊头使用寿命。
附图说明
18.下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
19.图1为本实用新型中实施方式一的结构示意图。
20.图2为本实用新型中实施方式一的顶面结构示意图。
21.图3为本实用新型中实施方式一的侧面结构示意图。
22.图4为本实用新型中实施方式三的结构示意图。
23.其中，附图标记说明如下：
[0024]1‑
焊头件；11
‑
本体部；12
‑
焊齿安装部；
[0025]2‑
焊齿；21
‑
接触平面；
[0026]3‑
调幅器连接件。
具体实施方式
[0027]
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
[0028]
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0029]
在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0030]
以下结合附图1～4对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。
[0031]
实施方式一
[0032]
下面结合附图1～3描述实施方式一
[0033]
超声波焊头，包括焊头件1；若干个焊齿2，设置在焊头件1的至少一个面；焊齿2的顶端设置有接触平面21，用于与待焊产品接触，接触平面21的表面为粗糙面。
[0034]
由于尖齿形焊头在压紧焊接过程中，极易造成极耳破裂，对产品的安全隐患影响巨大，也有使用过半球形焊齿进行焊接，以解决焊接所造成的极耳焊裂问题，但是圆齿在使用过程中，会出现焊接寿命过低的情况，不利于产品的批量生产，因此，在焊头件1的至少一个面设置若干个焊齿2，并通过将尖齿形的焊齿2的顶端磨平0.05—0.2mm，形成接触平面21，接触平面21能够与待焊产品接触，避免焊齿2顶面太尖，击穿被焊接产品的情况，在焊齿2在焊接时，保证与极耳的受力面积，使得极耳表面不会出现应力集中的现象，从而改善了焊接效果，即避免焊接时极耳出现应力集中的现象，进一步解决了极耳焊裂的问题，同时，接触平面21的表面经过粗糙处理形成粗糙面，不仅确保完成超声波焊接，还能减少施加到焊头件1的力，有助于延长超声波焊头的使用寿命。
[0035]
于本实施方式中，焊齿2为四棱锥，焊齿2的顶端经过磨平后，形成四棱台，即在焊齿2的顶端设形成接触平面21，但本实用新型不以此为限，可直接将多个四棱台固定在焊头件1上，省去了对焊齿2进行磨平，有助于提高生产效率，焊齿2还可以采用其它多棱锥或圆锥，满足经过磨平后形成接触平面21即可。
[0036]
在根据本实用新型的超声波焊头中，接触平面21的形状为方形或圆形。根据不同的待焊产品，可以将接触平面21的形状设计成方形或圆形，具体的，当焊齿2为四棱锥，焊齿2的顶端经过磨平处理后，接触平面21呈方形，当焊齿2为圆锥时，焊齿2的顶端经过磨平处理后，接触平面21呈圆形，但本实用新型不以此为限，根据实际待焊产品的结构，接触平面21也可采用多边形或其它不规则形状。
[0037]
在根据本实用新型的超声波焊头中，粗糙面的粗糙度为ra3.2。限定粗糙面的粗糙度为最小值，避免粗糙度过小，需要更大的力施加到超声波焊头才能完成超声波焊接，不利于延长超声波焊头的使用寿命。其中ra指表面粗糙度，是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度，其两波峰或两波谷之间的距离很小，用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差，表面粗糙度越小，则表面越光滑。表面粗糙度的大小，对机械零件的使用性能有很大的影响。定义的主要参数是ra或rz、ry，是国际间交流使用最广泛的一个参数，但在粗糙度基本评定参数中，一般优先选用ra。
[0038]
在根据本实用新型的超声波焊头中，焊头件1包括本体部11及固定在本体部11的焊齿安装部12，若干个焊齿2间隔设置在焊齿安装部12的顶面。增加焊齿安装部12，便于根据实际待焊产品的结构，替换相应的焊齿2，省去了更换整套超声波焊头，有助于降低超声波焊接的成本，若干个焊齿2和焊齿安装部12可采用一体成型或分体设计，焊齿安装部12可通过焊接、卡接或铆接的方式固定焊齿2。其中，本体部11和焊齿安装部12为一体成型结构，有利于简化生产工艺，降低生产成本，提高焊头的强度，焊齿安装部12可采用类似梯形台的结构，若干个焊齿2间隔设置在焊齿安装部12的顶面。
[0039]
本实用新型的工作原理是：
[0040]
在焊头件1的至少一个面设置若干个焊齿2，并通过将尖齿形的焊齿2的顶端磨平0.05—0.2mm，形成接触平面21，接触平面21能够与待焊产品接触，避免焊齿2顶面太尖，击
穿被焊接产品的情况，在焊齿2在焊接时，保证与极耳的受力面积，使得极耳表面不会出现应力集中的现象，从而改善了焊接效果，即避免焊接时极耳出现应力集中的现象，进一步解决了极耳焊裂的问题，同时，接触平面21的表面经过粗糙处理形成粗糙面，不仅确保完成超声波焊接，还能减少施加到焊头件1的力，有助于延长超声波焊头的使用寿命。
[0041]
实施方式二
[0042]
与实施方式一不同的是：本实施方式的本体部11的端面的长度为12
‑
24mm，宽度为4
‑
10mm，若干个焊齿2形成焊印，焊印的长度为5
‑
20mm，焊印的宽度为5
‑
20mm，焊齿2的数量为4
‑
40个，相邻的两个焊齿2的间距为0.7
‑
3mm，焊齿2的高度为0.3
‑
1mm，焊齿2的横截面为梯形，粗糙面的粗糙度为ra50。
[0043]
具体的，根据产品的过流要求，计算得出超声波焊印面积，再转换成焊印的长度和焊印的宽度，根据焊头焊印面积，设计相对应的锥形焊齿2的高度和焊头件1的边角倒角半径，为了使不同厚度的产品焊接出来的效果一致，限定焊齿2的高度范围；在焊齿2尺寸和焊印面积定义后，增加焊头件1的边角倒角半径，可计算得出本体部11的端面的长度和本体部11的端面的宽度，同时，在焊齿2尺寸和焊印面积定义后，再增加焊齿2尖端磨平和粗糙处理，即根据焊齿2数量和焊齿尺寸，可验证出焊齿2齿尖的高度需磨掉的尺寸。
[0044]
限定焊齿2的数量，最大限度地聚拢了焊接能量，提高了超声能量的传递效率；限定焊齿2的间距为最小值，防止相邻焊齿2的距离过小，导致生产成本上升，同时，防止相邻焊齿2的间距过宽，导致难以聚拢了焊接能量，降低超声能量的传递效率，其中，根据实际的产品和过流需要，横向焊齿2的间距和纵向焊齿2的间距可以相同，也可以不相同。
[0045]
限定粗糙面的粗糙度为最大值，避免粗糙度过大，导致焊头的生产成本上升，同时由于接触平面21较少，若粗糙面的粗糙度过大，使得形成粗糙面的工艺难度升高，不利于降低生产成本。
[0046]
其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。
[0047]
实施方式三
[0048]
与实施方式一不同的是：本实施方式的焊头件1的边角为倒圆角，倒圆角的半径范围为0.2
‑
3mm，超声波焊头还包括调幅器连接件3，焊头件1设置在调幅器连接件3的侧部，粗糙面的粗糙度为ra25。焊头件1的边角采用倒圆角，防止焊头件1的边角过尖，刺破极片或焊接工件，有助于提高电池的良品率；调幅器连接件3的横截面为圆形，当然，可以理解的是调幅器连接件3的横截面还可以形成为其它形状，例如椭圆形或方形；限定粗糙面的粗糙度为中间值，满足降低焊头的生产成本，还能减少施加到超声波焊头的力，有利于延长超声波焊头的使用寿命，在一些实施方式中，粗糙面的粗糙度为ra10至ra40。在一些实施方式中，粗糙面的粗糙度还可以为ra15、ra20、ra30或ra35。
[0049]
其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。
[0050]
焊接装置
[0051]
本实用新型包括实施方式一～三的超声波焊头。
[0052]
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说
明，并不对本实用新型构成任何限制。