一种电池盒摩擦焊的防变形装置的制作方法

1.本发明属于汽车电池盒生产技术领域，涉及一种电池盒摩擦焊的防变形装置。


背景技术：

2.搅拌摩擦焊是指利用高速旋转的搅拌针与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部熔化，当搅拌针沿着焊接界面向前移动时，被塑性化的材料在搅拌针的转动摩擦力作用下由焊具的前部流向后部，并在搅拌针的挤压下形成致密的固相焊缝。
3.随着新能源汽车的发展，铝电池盒作为安全件，防水性是必不可少的，搅拌摩擦焊是一种先进的铝合金固相自动焊工艺，具有接头晶粒明显细化，接头力学性能显著提高、单道焊接厚度大、缺陷发生率低、焊接残余应力与变形小、焊接效率高、节能降耗和绿色焊接等突出的工艺优点，是电池盒铝合金构件实现高可靠、高效、绿色制造的最佳焊接工艺。
4.搅拌摩擦焊是通过主轴高速旋转与母材摩擦产热使焊缝金属达到热塑性状态。在搅拌头沿焊接方向移动过程中轴肩对于焊缝金属持续施加锻压力，并且迫使前进侧焊缝金属流向后退侧，不断填充搅拌针后方的密闭空腔，由于高速旋转和挤压的作用，电池盒产品整体会成扭曲变形。
5.为了克服电池盒在摩擦焊过程中产生的扭曲变形，目前会通过气动结构配合滑台结构来压紧产品从而防止产品变形，但是气动结构难以抵抗搅拌头运动中产生的力，无法抵抗变形，无法保证产品平面度，此外，由于电池盒产品的平面较大，气动压紧结构无法保证产品布满压紧点。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种电池盒摩擦焊的防变形装置。
7.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电池盒摩擦焊的防变形装置，包括：
8.若干个依次排列设置的旋转压紧单元，相邻的两个所述旋转压紧单元之间预留有焊接区域，所述旋转压紧单元包括底座、旋转臂以及升降驱动元件，所述底座与所述升降驱动元件连接并且所述升降驱动元件可驱动所述底座升降，所述旋转臂可转动地与所述底座连接，并且所述旋转臂可转动至打开位置或者压紧位置，当所述旋转臂转动至所述压紧位置时所述升降驱动元件可驱动所述底座以及所述旋转臂下降从而通过所述旋转臂压紧工件。
9.较佳的，还包括夹具，所述夹具位于所述底座的上方，当所述旋转臂转动至所述压紧位置时所述旋转臂位于所述夹具的上方并且所述升降驱动元件可带动所述旋转臂朝所述夹具移动，各个所述旋转压紧单元沿所述夹具的长度方向排列并且所述旋转臂跨越所述夹具的宽度方向，或者各个所述旋转压紧单元沿所述夹具的宽度方向排列并且所述旋转臂跨越所述夹具的长度方向。
10.较佳的，所述旋转压紧单元还包括旋转驱动元件，所述旋转驱动元件与所述底座铰接，所述旋转驱动元件的驱动杆与所述旋转臂铰接，并且所述旋转驱动元件可驱动所述旋转臂转动。
11.较佳的，还包括联动元件，各个所述旋转压紧单元的所述旋转臂通过所述联动元件联动连接，从而使各个所述旋转臂同步动作。
12.较佳的，所述联动元件设置为若干个联动块，相邻的两个所述旋转压紧单元的所述旋转臂通过所述联动块固定连接。
13.较佳的，所述旋转臂与所述底座的一端铰接，并且所述底座的另一端设置有锁紧座以及锁紧驱动元件，所述锁紧驱动元件设置有可翻转的铰链锁紧块，当所述旋转臂转动至所述压紧位置时所述旋转臂抵靠至所述锁紧座上并且所述锁紧驱动元件驱动所述铰链锁紧块压紧所述旋转臂。
14.较佳的，所述锁紧座设置有液压缓冲器，并且所述锁紧座通过所述液压缓冲器可浮动地与所述底座连接，当所述旋转臂抵靠在所述锁紧座上时所述液压缓冲器对所述旋转臂进行缓冲。
15.较佳的，所述旋转臂设置有若干压紧机构，各个所述压紧机构沿所述旋转臂的长度方向依次排列，并且当所述旋转臂位于所述压紧位置时可通过所述压紧机构压紧工件。
16.较佳的，所述压紧机构包括调节元件以及压紧块，所述调节元件与所述旋转臂连接，所述压紧块通过所述调节元件可调节地与所述旋转臂连接，并且所述调节元件可调节所述压紧块与所述旋转臂的距离。
17.较佳的，所述调节元件设置为螺栓或者气缸或者液压缸。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
19.1、该装置具有多组依次排列的旋转压紧单元，大跨度的旋转臂能够彻底压住工件，确保工件的平面度，多组升降驱动元件能够驱对应动旋转臂下降并压紧工件，这样既能够很好的抵抗焊接过程中变形，并可保证工件焊接质量以及平面度。
20.2、升降驱动元件优选为液压缸，这样能够提供足够的压紧力，且通过多组旋转压紧单元上的升降驱动元件能够形成多级液压机构，并且通过多个压紧点压紧工件的表面，产生足够的压紧力防止工件在焊接时变形，并可保证产品焊接质量。
21.3、由于旋转臂跨越夹具的长度方向或者宽度方向，所以多组依次排列的旋转臂能够压紧工件，这种布局方式能够适应大平面的压紧，并且提供足够多的压紧点确保焊接质量。
22.4、通过联动元件将各个旋转臂联动连接形成整体式的压紧结构，能够让所有旋转臂同步动作并运动至指定位置，确保压紧动作的一致性，由于所有的旋转臂都是联动的，所以各个旋转臂配合能够产生足够强大的压紧效果，具有极强的抑制工件在焊接时变形的能力，保证设备节拍稳定可靠，并且整个设备的占地空间小。
23.5、在底座的另一端设置锁紧座，锁紧座与铰链锁紧块配合能够锁住旋转臂的另一端，使得旋转臂的另一端在压紧过程中保持锁定状态，这样进一步的加强了该装置抵抗焊机变形的能力。
24.6、可以在该装置上设置相应的开关以及检测元件实现自动化动作的目的，即升降驱动元件、压紧驱动元件、锁紧驱动元件与焊接设备通过相应程序控制动作，这样能够在焊
接前自动进行压紧锁定，并且自动进行摩擦焊，适用于自动焊接站。
附图说明
25.图1为本发明的电池盒摩擦焊的防变形装置的在使用前的状态示意图。
26.图2为本发明的电池盒摩擦焊的防变形装置的旋转臂转动至压紧位置时的状态示意图。
27.图3为本发明的电池盒摩擦焊的防变形装置的铰链锁紧块锁紧旋转臂时的状态示意图。
28.图4为本发明的电池盒摩擦焊的防变形装置的升降驱动元件驱动旋转臂下降时的状态示意图。
29.图5为本发明的电池盒摩擦焊的防变形装置的俯视图。
30.图6为本发明的旋转压紧单元的正视图。
31.图7为本发明的旋转压紧单元的结构示意图。
32.图中，100、旋转压紧单元；110、底座；111、液压缓冲器；120、旋转臂；130、升降驱动元件；140、旋转驱动元件；150、锁紧座；160、锁紧驱动元件；161、铰链锁紧块；170、压紧机构；171、调节元件；172、压紧块；200、焊接区域；300、夹具；400、联动元件；410、联动块。
具体实施方式
33.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
34.如图1-7所示，一种电池盒摩擦焊的防变形装置，包括：若干个依次排列设置的旋转压紧单元100，相邻的两个所述旋转压紧单元100之间预留有焊接区域200，所述旋转压紧单元100包括底座110、旋转臂120以及升降驱动元件130，所述底座110与所述升降驱动元件130连接并且所述升降驱动元件130可驱动所述底座110升降，所述旋转臂120可转动地与所述底座110连接，并且所述旋转臂120可转动至打开位置或者压紧位置，当所述旋转臂120转动至所述压紧位置时所述升降驱动元件130可驱动所述底座110以及所述旋转臂120下降从而通过所述旋转臂120压紧工件。
35.在实际的结构中，各个旋转压紧单元100可以沿y向排列，且各个旋转压紧单元100呈平行设置，旋转臂120沿x向排列，并且旋转臂120的长度大于工件的长度或者宽度，这样能够使各个旋转压紧单元100沿y向布满工件，并且各个旋转臂120沿x向跨越工件，从而形成足够多的压紧点，使得各个压紧点能够均匀的布满工件的平面，并且这种布局能够使防变形装置的结构紧凑，减小设备的占地面积。
36.升降驱动元件130与地面或者地面上的固定座固定在一起，底座110通过导向柱以及导向套与地面可升降地连接，所以底座110在升降时能够通过导向柱以及导向套进行导向，每个底座110可以设置两个升降驱动元件130，且两个升降驱动元件130靠近底座110的两侧，升降驱动元件130能够驱动底座110上下升降，从而带动底座110上的旋转臂120升降；其中，旋转臂120处于打开位置时便于放置工件，当旋转臂120处于压紧位置时其水平地位于工件的上方，处于压紧位置的旋转臂120下降至与工件表面抵触连接从而压紧产品，即升降驱动元件130向处于压紧位置的旋转臂120施加压紧力从而压紧产品，压紧后的工件能够
通过预留好的焊接区域200进行摩擦焊。
37.另外，升降驱动元件130优选为液压缸(油缸)，这样能够提供足够的压紧力，且通过多组旋转压紧单元100上的升降驱动元件130能够形成多级液压机构，并且通过多个压紧点压紧工件的表面，产生足够的压紧力防止工件在焊接时变形，并可保证工件焊接质量以及平面度。
38.该装置还包括夹具300，所述夹具300位于所述底座110的上方，当所述旋转臂120转动至所述压紧位置时所述旋转臂120位于所述夹具300的上方并且所述升降驱动元件130可带动所述旋转臂120朝所述夹具300移动，各个所述旋转压紧单元100沿所述夹具300的长度方向排列并且所述旋转臂120跨越所述夹具300的宽度方向，或者各个所述旋转压紧单元100沿所述夹具300的宽度方向排列并且所述旋转臂120跨越所述夹具300的长度方向。
39.夹具300优选为矩形的板状结构，夹具300通过底部设置的支撑座与地面固定连接(支撑座穿过相邻底座110之间的间隙并与地面固定)，夹具300位于底座110的上方并且保持固定，升降驱动元件130能够驱动处于压紧位置的旋转臂120下降，从而使旋转臂120朝夹具300移动。
40.在焊接时，旋转臂120处于打开位置，便于工件定位到夹具300上，然后旋转臂120转动至压紧位置，此时旋转臂120水平地位于夹具300的上方，接着升降驱动元件130带动旋转臂120下降并压住夹具300上的工件。
41.此处需要指出的是，由于夹具300是保持固定的，并且夹具300支撑住工件的下表面，底座110与旋转臂120能够相对于夹具300升降，所以当旋转臂120下降时能够压住工件的上表面，从而通过夹具300与旋转臂120夹紧工件，避免其变形。
42.由于旋转臂120跨越夹具300的长度方向或者宽度方向，所以多组依次排列的旋转臂120能够压紧工件，这种布局方式能够适应大平面的压紧，并且提供足够多的压紧点确保焊接质量。
43.如图1-4、图7所示，所述旋转压紧单元100还包括旋转驱动元件140，所述旋转驱动元件140与所述底座110铰接，所述旋转驱动元件140的驱动杆与所述旋转臂120铰接，并且所述旋转驱动元件140可驱动所述旋转臂120转动。
44.优选的，旋转驱动元件140可以选用液压缸或者气缸，当旋转驱动元件140动作时能够带动旋转臂120转动，从而使旋转臂120处于打开位置或者压紧位置。
45.如图1-5所示，该装置实际上是一种大跨度整体旋转压紧机构170，各个旋转臂120联动连接并形成一个整体式的压紧结构，所以该装置还包括联动元件400，各个所述旋转压紧单元100的所述旋转臂120通过所述联动元件400联动连接，从而使各个所述旋转臂120同步动作。
46.优选的，所述联动元件400设置为若干个联动块410，相邻的两个所述旋转压紧单元100的所述旋转臂120通过所述联动块410固定连接。
47.需要说明的是，这种通过联动元件400将各个旋转臂120联动连接形成整体式的压紧结构，能够让所有旋转臂120同步动作并运动至指定位置，确保压紧动作的一致性，由于所有的旋转臂120都是联动的，所以各个旋转臂120配合能够产生足够强大的压紧效果，具有极强的抑制工件在焊接时变形的能力，并且保证设备节拍稳定可靠，并且整个设备的占地空间小。
48.如图1-3、图6、图7所示，所述旋转臂120与所述底座110的一端铰接，并且所述底座110的另一端设置有锁紧座150以及锁紧驱动元件160，所述锁紧驱动元件160设置有可翻转的铰链锁紧块161，当所述旋转臂120转动至所述压紧位置时所述旋转臂120抵靠至所述锁紧座150上并且所述锁紧驱动元件160驱动所述铰链锁紧块161压紧所述旋转臂120。
49.优选的，由于旋转臂120的一端是铰接结构，所以当旋转臂120处于压紧位置时，其另一端需要锁紧才能够保持稳定，所以特地在底座110的另一端设置锁紧座150，锁紧座150与铰链锁紧块161配合能够锁住旋转臂120的另一端，使得旋转臂120的另一端在压紧过程中保持锁定状态，这样进一步的加强了该装置抵抗焊机变形的能力。
50.优选的，所述锁紧座150设置有液压缓冲器111，并且所述锁紧座150通过所述液压缓冲器111可浮动地与所述底座110连接，当所述旋转臂120抵靠在所述锁紧座150上时所述液压缓冲器111对所述旋转臂120进行缓冲。通过液压缓冲器111能够缓冲旋转臂120抵靠在锁紧座150上时的振动，有效减小噪音，提高机构使用寿命。
51.并且还可以在锁紧座150上设置传感器来检测旋转臂120是否旋转到位。
52.还需要补充的是，可以在该装置上设置相应的开关以及检测元件实现自动化动作的目的，即升降驱动元件130、压紧驱动元件、锁紧驱动元件160与焊接设备通过相应程序控制动作，这样能够在焊接前自动进行压紧锁定，并且自动进行摩擦焊，适用于自动焊接站。
53.如图6-7所示，所述旋转臂120设置有若干压紧机构170，各个所述压紧机构170沿所述旋转臂120的长度方向依次排列，并且当所述旋转臂120位于所述压紧位置时可通过所述压紧机构170压紧工件。
54.需要指出的是，压紧机构170可以为固定式的也可以是可调节式的，当旋转臂120处于水平的压紧位置时并且下降时，压紧机构170能够压住工件的表面，且多个沿旋转臂120长度方向排列的压紧机构170能够提供足够多的压紧点并充分的压住工件。
55.优选的，压紧机构170设置为可调节的机构，所述压紧机构170包括调节元件171以及压紧块172，所述调节元件171与所述旋转臂120连接，所述压紧块172通过所述调节元件171可调节地与所述旋转臂120连接，并且所述调节元件171可调节所述压紧块172与所述旋转臂120的距离。
56.由于压紧块172能够通过调节单元进行调节，压紧块172能够相对于旋转臂120移动，进而调节压紧块172的位置从而适用于不平整面的压紧。
57.具体来说，工件的表面可能不是完全平整的，为了针对并适应工件的表面，可以通过调节元件171来调节压紧块172与旋转臂120的距离，从而使旋转臂120上的各个压紧块172针对性的压紧工件的各个位置，即更好的与工件长度方向或者宽度方向上的各个压紧点进行贴合，并且适应不同型号款式的电池盒的焊接压紧。
58.在实际的结构中，可以使压紧块172靠近旋转臂120或者远离旋转臂120，或者是压紧块172直接贴在旋转臂120上。
59.优选的，所述调节元件171设置为螺栓或者气缸或者液压缸，当调节元件171设置为螺栓时，能够通过拧动螺栓来调节压紧块172的位置。
60.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
61.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
62.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。
63.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。