专利名称：一种双工位弹簧点焊机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种双工位弹簧点焊机，特别是涉及一种增加设备利用率，提高生产效率的双工位弹簧点焊机。
背景技术：
待焊接的产品分为装2个单弹簧条带、6个单弹簧条带、12个双弹簧条带、17个双弹簧条带、2个单弹簧3个双弹簧条带等产品。单弹簧与双弹簧厚度0.27_，材料为因科镍718，见图1和图2。其中，单、双弹簧需要以手工方式挂在格架条带上相应的“窗口”上，经夹具定位后进行焊接，条带材料为锆合金，厚度0.425mm。图3为单弹簧的“窗口”及双弹簧“窗口”及已挂上单弹簧的条带图和挂上双弹簧的条带图(未定位)。AFA3G格架弹簧点焊零件结构复杂，其中有支撑翼、弹簧窗口、装配细槽、点焊舌、搅混翼、刚凸、定位凸起等。每只格架包括16种条带，每种条带上的弹簧类型和个数也不尽相同。图4为一种条带的结构示意图。现有的单工位弹簧点焊机，其结构主要包括高精度逆变焊接电源、PLC控制单元、触摸显示屏以及机械移动机构等。焊接电源采用进口精密逆变电阻焊电源，具有控制精度高、质量可靠，容易编写焊接规范、极限设置等特点，要求能显示焊接电流、焊接时间、电极电压、电阻、功率、电极压力、电极压痕深度、触发角等参数，且具有故障记录等功能。需要人工装卸条带。触摸显示屏可方便地调整机械位置及移动参数，并可根据条带类型选择点焊位置和焊接参数等。焊机机械移动机构主要包括定位夹具、机头等，用来定位焊接的条带/弹簧和机头的上下移动、施压等。上述结构有一明显缺点，即每片条带/弹簧点焊后，需要手动装卸料，这期间设备处于停止状态，待下一片条带定位完成后才能继续焊接，设备利用率不足，生产效率不高。因此亟需提供一种双工位弹簧点焊机。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种增加设备利用率，提高生产效率的双工位弹簧点焊机。为解决上述技术问题，本实用新型一种双工位弹簧点焊机，包括左、右两组点焊装置，每组点焊装置包括焊接机头、二维滑台，以及与二维滑台固定的定位夹具；焊接机头与二维滑台由控制柜控制；定位夹具包括下定位架，以及位于下定位架上部的与下定位架可通过导向杆连接的上定位架，下定位架上设有下镶条，下镶条上表面设有若干彼此平行的凹槽，每个凹槽之内设有一个带弧形结构的镶块；上定位架上设有上镶条，上镶条下表面设有若干彼此平行的凹槽，上镶条的凹槽的位置与下镶条的凹槽的位置一一对应；待焊弹簧夹于上镶条的凹槽与下镶条的镶块的弧形结构之间，待焊条带夹于上镶条与下镶条之间。镶块的曲率半径为11.6mm。上定位架上设有气缸，使上定位架可以沿导向杆运动。[0009]下定位架位于下镶条两侧的位置上设有可以避开条带的刚凸和搅混翼的槽。焊接电流为820A 880A范围。本实用新型可兼容单、双弹簧的焊接，避免更换镶条的麻烦，效率较以前提高了近两倍，同时，焊机运行稳定，焊点质量可靠。
图1为待焊弹簧第一示意图。图2为待焊弹簧第二示意图。图3为挂入弹簧后的条带/弹簧状态示意图。图4为格架内条带示意图。图5为定位夹具的正视图。图6为定位夹具的俯视图。图7为待焊弹簧装夹示意图。图8为本实用新型提供的一种双工位弹簧点焊机的示意图。图9为焊接电流与抗剪强度关系曲线图。图中:1为下定位架，2为下中心定位架，3为下镶条，4为镶块，5为限位块，6为直线轴承，7为导向杆，8为气缸，9为上镶条，10为压条，11为上定位架，12为待焊弹簧，13为待焊条带，14为焊接机头，15为定位夹具，16为工作台，17为焊接电源，18为控制显示屏，19为二维滑台，20为控制柜，21为支撑翼，22为刚凸，23为点焊舌，24为装配细槽，25为双弹簧窗口，26为搅混翼，27为定位凸起，28为单弹簧窗口，29为上焊点焊接区域，30为下焊点焊接区域。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型包括左、右两组点焊装置，每组点焊装置包括焊接机头14、二维滑台19，以及与二维滑台19固定的定位夹具15 ;焊接机头14与二维滑台19由控制柜20控制；焊接机头14分别设有17和控制显示屏18 ;两个焊接机头14共用一台焊接电源17。定位夹具15包括下定位架I和上定位架11。下定位架I为中空的结构，下定位架上面通过螺钉固定有下中心定位架2，下中心定位架2两侧的位置上设有可以避开条带的刚凸22和搅混翼26的槽。下中心定位架2中间位置上通过螺钉固定有下镶条3，下镶条3上表面设有若干彼此平行的凹槽，每个凹槽之内粘结有一个带弧形结构的镶块4，弧形结构的曲率半径为11.6mm ;上定位架11为中空结构，其中间焊接有条状的压条10，压条10下表面通过螺钉固定有上镶条9，上镶条9下表面设有若干彼此平行的凹槽；上定位架11与下定位架I通过直线轴承6和导向杆7连接，上定位架11之上还设有气缸8，气缸8的输出端抵住下定位架I，使上定位架11可以沿导向杆7运动。上镶条9的凹槽的位置与下镶条3的凹槽的位置一一对应；定位夹具15上设有限位块5，限制下定位架I和上定位架11的最近距离与最远距离。待焊弹簧12夹于上镶条9的凹槽与下镶条3的镶块4的弧形结构之间，待焊条带夹13于上镶条9与下镶条3之间。[0026]二维滑台19由交流伺服电机作为动力源，通过连轴器带动滚珠丝杆转动，进而带动定位夹具在X方向移动。Y向移动时，由Y向移动时，气缸作为动力源，带动夹具在Y向移动，从而实现弹簧上、下焊点的焊接。Z向移动是由气缸作为动力源，带动机头(带电极)上下移动，方便装卸工件和施加焊接压力，其误差都在±0.1mm之内。其移动过程由PLC控制，可实现自动化。焊接电源17是压力电阻焊机的核心部件，其特性直接影响焊接质量，同时，焊接电源一般是标准化设备，而弹簧点焊机是专用设备，其控制程序有一定的特性，所以焊接电源的接口设置也必须符合双工位点焊机的要求。考虑到本项目是双工位点焊机，要求两个工位的配合问题，所以焊接电源的类型和参数选择就是本项目的重点研究内容之一。为了保证焊接工件严格的一致性和焊接质量稳定性，选用德国Mattus公司生产的SPATZH6000高精度逆变电源和SPATZBG-02编程器。本电源逆变频率达20KHz，响应快、精度高，特别适用于小零件的精细焊接。每个焊接运行过程均可反馈控制，在高达20KHz的逆变频率下，可在0.05mS时间内调整实际焊接电流和要求焊接电流的差距。输出外特性可实现恒流控制、恒压控制和恒功率控制。在每次焊接结束时，电源会自动检测实际焊接电流是否在设定限制之内。SPATZBG-02控制编程器用于运行功能和焊接参数的调整和设定。SPATZBG-02控制编程器可以测量并记录最后10000个焊接数据，并可通过专用程序和PC机通讯交换数据，并通过PC机界面以图形曲线方式显示，可以此进行质量控制。该焊接电源具有双工位焊接的输出接口设计，可以满足分时或分流的工艺要求。控制系统采用PLC为主控单元，每个工位具有单独的控制系统，但当两个工位同时生产时，焊接电源采用分时供电，即一个工位在通焊接电流时，另一个工位在移动。因为焊接时间非常短，一般在50ms以下，而一个工位焊接两点间的时间间隙在I秒以上，所以，两者互不干涉，对焊接效率和焊接质量没有影响。主控单元控制设备电机、气缸、电磁阀等，实现设备各部件运动的目的。运行模式为手动/自动两种，可根据不同类型的条带/弹簧实现多套运动轨迹。设备各动作之间有相互的信号应答和连锁控制，以节约各动作之间的协调反应时间，有利于控制安全和故障保护。人机界面采用三菱10.4英寸256色触摸屏显示器，友好的人机界面可方便对设备的各参数进行设置。电阻点焊工艺参数包括电极压力、预压时间、预热时间、预热电流、焊接时间、焊接电流、缓冷时间、缓冷电流、保压时间等，利用瞬间电流产生的热量，融化焊接区内的母材金属，实现焊接的目的。根据点焊时产生的热量公式:Q=I2Rt，可见电流对产热的影响最大。随着电流的增大，焊点熔核尺寸和抗剪强度都增大，如图9。图中曲线AB相当于未熔化焊接，倾斜段BC为熔化焊接，接近C点时，抗剪强度增加缓慢，说明电流的变化对抗剪强度影响小，因此，点焊时应选用接近C点的电流，越过C点后，由于飞溅或工件表面压痕过深，抗剪强度会明显降低。在压力电阻焊中，判断焊点质量好坏的依据主要包括外观、拉伸、撕裂、金相等。两个工位可分别设置焊接参数，但为了方便操作，两个尽量采用相同的焊接参数，所以，首先对两个焊接工位做对比焊接试验。[0038]因为焊接电源可监测每个焊点焊接时的有效电流，在设置相同的情况下，左右两个工位所监测的有效电流基本相同。经过试验得知，在两个焊接工位在焊接参数相同的情况下，焊点熔核尺寸和剪切力没有明显区别。这说明，两个工位焊接的结果没有明显区别，所以，两个工位可以设置相同的焊接参数，在一个焊接工位焊接的结果可代表另一个焊接工位。试验过程中，固定其它参数不变，变化焊接电流。经过试验，选择焊接电流范围800 860A。经金相检查，测得在这范围内的焊点熔核直径满足设计要求。撕裂试验要求撕裂后有可见穿孔，在试验过程中，电流在820 880A范围内的试样撕裂结果都合格。
权利要求1.一种双工位弹簧点焊机，其特征在于:包括左、右两组点焊装置，每组点焊装置包括焊接机头、二维滑台，以及与二维滑台固定的定位夹具；焊接机头与二维滑台由控制柜控制；所述定位夹具包括下定位架，以及位于下定位架上部的与下定位架可通过导向杆连接的上定位架，下定位架上设有下镶条，下镶条上表面设有若干彼此平行的凹槽，所述每个凹槽之内设有一个带弧形结构的镶块；所述上定位架上设有上镶条，所述上镶条下表面设有若干彼此平行的凹槽，所述上镶条的凹槽的位置与下镶条的凹槽的位置一一对应；所述待焊弹簧夹于上镶条的凹槽与下镶条的镶块的弧形结构之间，所述待焊条带夹于上镶条与下镶条之间。
2.根据权利要求1所述的一种双工位弹簧点焊机，其特征在于:所述镶块的曲率半径为 11.6mm。
3.根据权利要求1所述的一种双工位弹簧点焊机，其特征在于:所述上定位架上设有气缸，使上定位架可以沿导向杆运动。
4.根据权利要求1所述的一种双工位弹簧点焊机，其特征在于:所述下定位架位于下镶条两侧的位置上设有可以避开条带的刚凸和搅混翼的槽。
5.根据权利要求1所述的一种双工位弹簧点焊机，其特征在于:所述焊接电流为820A 880A范围。
专利摘要本实用新型涉及一种双工位弹簧点焊机，包括左、右两组点焊装置，每组点焊装置包括焊接机头、二维滑台，以及与二维滑台固定的定位夹具；焊接机头与二维滑台由控制柜控制；定位夹具包括下定位架和上定位架，下定位架上设有下镶条，上定位架上设有上镶条；待焊弹簧夹于上镶条的凹槽与下镶条的镶块的弧形结构之间，待焊条带夹于上镶条与下镶条之间。本实用新型避免更换镶条的麻烦，该点焊机承担了全部双弹簧的生产任务，效率较以前提高了近两倍，同时，焊机运行稳定，焊点质量可靠。
文档编号B23K11/11GK203003324SQ20122061475
公开日2013年6月19日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者李峰, 郑志辉, 张伟东, 王兴刚, 郭翔 申请人:中核建中核燃料元件有限公司