专利名称：一种汽车用铝合金保险杠总成焊接装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及金属焊接技术及装置领域，尤其是一种汽车用铝合金保险杠总成焊接装置。
背景技术：
焊接作为一种材料连接技术，随着设备结构的进一步大型化和复杂化，对材料和工艺技术的发展都提出了更高的要求。如何实现高质量和高可靠性的焊接工艺，一直是人们关注和研究的主要问题。铝合金的最主要连接方法是焊接，目前铝合金焊接国内外采用的方法有钨极氩弧焊(TIG)、熔化极气体氩弧焊(MIG)、搅拌摩擦焊(FSW)、激光焊(ISW)、电子束焊(EBW)、变极性等离子弧焊(VPPAW)及多种焊接方法组合等熔焊方法。焊接的铝合金零件能获得好的使用性能，并且满足汽车的结构设计要求。TIG焊接过程稳定，保护效果好，而且经济成本低，在工业中得到广泛的应用；另外TIG焊接研究过程相对简化，因此理论及试验研究多是针对TIG焊接。铝合金具有熔点低、热传导系数较大、热膨胀率高等特点，采用常规熔化焊工艺焊接时，会出现焊缝裂纹倾向大、容易产生气孔、焊接结构残余应力和残余变形较大等问题，导致焊缝强度损失较大，焊缝质量得不到保证。本实用新型在于提供了一种新的铝合金保险杠总成焊接装置，该装置可实现批量生产，提高生产率，焊接缺陷及变形，降低成本，具有较好的社会经济及市场前景。对现有相关技术的文献检索发现，EP03077370公开了“一种TIG焊接方法和装置”，主要介绍通过特定的装置实现替代现有TIG焊接电路控制技术的方法；CN101767246A公开了“一种提高TIG焊接速度的装置和方法”，其主要通过改善电弧形态，进行高速TIG焊；CN101147995A公开了 “一种铝管焊接方法、铝制管片式换热器焊接方法及铝管焊接装置”，主要·介绍了一种铝制管片式换热器的焊接方法及其焊接装置，将铝板翅片和U形管进行装配，然后焊接长、短U形管的接头；CN102528259A公开了 “一种限位固定套焊接装置”，主要介绍了一种设计到汽车减震器活塞杆分总成焊接的限位固定套焊接装置；CN101391356A公开了 “一种可调节的焊接装置”，主要介绍了一种适用于具有对称焊接位置的焊接工件的可调节控制装置。以上几种方法或装置对均是针对具体的焊接工件的TIG焊接工艺和焊接装置，用于其他铝合金工件时并不能完全适用，可能出现各种焊接缺陷，焊接变形等装配缺陷，针对具体的工件需要进行具体焊接工艺的制订和装置的设计。
发明内容本实用新型针对现有铝材氩弧焊TIG焊接技术，提供了一种汽车用铝合金保险杠总成焊接装置，实现批量生产，提高生产率，避免焊接缺陷及变形，降低成本，具有较好的社会经济及市场前景。本实用新型的目的所采用技术方案，其焊接装置如下:[0008]包括支架工装底板、镶块、镶块压紧丝杆、上镶块压紧块、总成工装底座、立柱架、立柱架底座、导向柱，前述的支架工装底板的板上四角上有导向柱孔、中间有三条呈Π形排列的支架定位槽孔，所述的Π形排列的支架定位槽孔的支架工装底板上有两个内螺纹孔和定位销孔，四颗紧固螺栓A与支架工装底板的四角导向柱孔的外端壁内螺纹啮合，其特征是:a、支架工装底板上放置有呈L形的吸能盒定位板，吸能盒定位板的上面板中部有呈Π形的缺口，定位销分别穿过吸能盒定位板上的定位孔和支架工装底板上的定位孔，镶块上端面放有上镶块压紧块、下端面放有下镶块压紧块，镶块压紧丝杠穿过上镶块压紧块的孔与下镶块压紧块的孔内螺纹啮合，两颗紧固螺栓B分别与支架工装底板上内螺纹孔啮合，构成吸能盒与支架焊接工装装置；b、总成工装底板上端面两端和中间分别放置立柱架底座，立柱架底座上放有两个L形的立柱架，调节螺栓A穿过立柱架的水平板槽形孔与立柱架底座中部孔内螺纹啮合，立柱架中间放有支撑杆，调节螺栓B穿过立柱架的竖直板槽孔与支撑杆端面孔内螺纹啮合，中间的两个立柱架装的支撑杆上面有压杆，调节螺栓C穿过中间的立柱架竖直板槽孔与压杆端面孔内螺纹啮合，C形紧固夹卡住总成工装底板和立柱架底座，紧固螺栓D穿过C形紧固夹上支臂板孔与立柱架底座边上孔内螺纹啮合，总成工装底板的两边端面分别有四个凸起耳块，耳块外端面有凹半圆弧形，在耳块的外端面放置有导向柱安装座，导向柱安装座端面有凹半圆弧形，耳块与导向柱安装座两者形成下导向柱孔，紧固螺栓C穿过导向柱安装座端面孔与耳块端面孔内螺纹啮合，导向柱下端插入下导向柱孔、上端插入前述焊接工装装置翻转后支架工装底板的上导向柱孔。本实用新型，立柱架有3-6个。本实用新型，支撑杆有3-6个。本实用新型，C形紧固夹有6-12个。本实用新型，支架工装`底板的定位孔轴心线、吸能盒定位板的定位孔的轴心线、支架的定位孔的轴心线在同一轴心线上。本实用新型，支架工装座板的两个内螺纹孔分别与支架的两个螺栓孔的轴心线在同一条线上。本实用新型具有焊接设备简单，操作方便，焊缝质量高，实现批量生产，提高生产率，避免焊接缺陷及变形，降低成本等特点。
以下结合附图进一步说明本实用新型。
图1是汽车用铝合金保险杠总成结构示意图；图2是吸能盒与支架焊接工装示意图；图3是汽车用铝合金保险杠总成焊接工装示意图。图中:1-支架，2-横梁，3-吸能盒，4-支架工装底板，5-紧固螺栓A，6_吸能盒定位板，7-定位销，8-镶块压紧丝杆，9-上镶块压紧块，10-镶块，11-上导向柱孔，12-紧固螺栓B，13-支架定位槽孔，14-总成工装底座，15-导向柱，16-支撑杆，17-压杆，18-导向柱安装座，19-紧固螺栓C，20-立柱架，21-C形紧固夹，22-立柱架底座，23-调节螺栓C，24-耳块，25-调节螺栓B，26-调节螺栓A，27-紧固螺栓D。
具体实施方式
下面结合
图1、图2、图3，焊接实施例和焊接装置进一步说明本实用新型。本实用新型由横梁2、吸能盒3和支架I组成，材料分别6061铝合金、6063铝合金和6005A铝合金，其中吸能盒3和支架I左、右各一对，需要焊接吸能盒3分别与横梁2和支架I之间的接触面，接头形式为T形接头，吸能盒3为方形管，截面形状为正方形，尺寸为90mmX90mm,壁厚为2mm,其高度不一，高的一侧为174mm,低的一侧有139mm,支架I外围尺寸为125mmX 218mm,壁厚为5mm,横梁2弯曲半径为1332mm,横梁2长度Illlmm,截面为日字型，壁厚为2_，焊接前用钢丝刷或砂纸打磨铝合金保险杠横梁2、吸能盒3及支架I的坡口及周边区域，打磨后，放入盛有93#汽油溶液容器内，进行除油处理，随后放入6%浓度的NaOH溶液容器内清洗焊件，其中溶液温度要求50°C，清洗时间为2min，然后用流动的清水冲洗，最后自然风干焊件；将一个支架I放至一个支架工装底板4上，支架工装底板4上有定位销孔和两个螺栓孔与支架I上定位孔和两个螺栓孔对应，并在支架工装底板4上进行定位，同时支架I的三个边与支架工装底板4中间呈Π形排列支架定位槽孔13的边对齐定位，然后将一个吸能盒定位板6放至一个支架工装底板4上进行定位,吸能盒定位板6各边与支架工装底板4各边对齐，并将吸能盒定位板6上定位销孔与支架I上定位销孔对齐，并通过定位销7定位 ，将一个吸能盒3放入吸能盒定位板6中部的Π形的缺口内，两者之间为间隙配合，为保证吸能盒3与支架I之间的垂直度，在吸能盒3中插入与内孔大小相同镶块10，镶块10与吸能盒3内孔之间为间隙配合，在镶块10上端面放有上镶块压紧块9，在吸能盒3的下端面有下镶块压紧块，镶块压紧块丝杆8穿过上镶块压紧块9的孔与下镶块压紧块孔内螺纹啮合及紧固，完成吸能盒3及支架I之间定位及紧固，然后取出吸能盒定位板6，采用交流电焊机，手工TIG焊接方式进行焊接，在吸能盒3与支架I接触的四个角位置焊接四个点焊，以固定吸能盒3，然后对吸能盒3四边采用以上焊接工艺，以满焊方式进行焊接，采用同样的方式焊接另一个吸能盒3和另一个支架I，完成吸能盒3与支架I的焊接后，保持15_20min，待其冷却后，卸去上、下镶块压紧块和镶块压紧丝杆8 ;其次，在完成一对吸能盒3与支架I的焊接后，再对吸能盒3与横梁2接触的两侧进行焊接，将横梁2放置在已调整好与横梁2弧度相同的立柱架20上，横梁2中部放置在立柱架20的压杆17和支撑杆16之间，两端放置在另两个立柱架20的支撑杆16上，通过调整立柱架20的个数，位置及支撑杆16的高度可以调整立柱架20支撑的弧度，以达到配合横梁2弧度的目的，通过测量横梁2两侧的高度，定位好横梁2，通过压杆17将横梁2在立柱架20上夹紧，同时立柱架20可以在横梁2宽度方向夹紧，将焊接好的两侧吸能盒3与支架I的焊接工装装置翻转，使吸能盒3朝下，通过支架工装底板4上的导向柱孔11，套在导向柱15的上端柱上，吸能盒3在横梁2上的定位通过两侧上导向柱孔11定位，将横梁2、吸能盒3和支架I在总成工装中定位和夹紧后，开始对吸能盒3与横梁2的接触面进行焊接，为保证焊接的精度，左右两端进行同时焊接，采用交流电焊机，手工TIG焊接方式进行焊接，首先将左右两侧吸能盒3与横梁2接触的四个角处采用点焊，以进一步固定吸能盒3位置，然后在吸能盒3与横梁2接触处进行满焊，焊接完成后保持15-20min冷却，然后松开支架I与支架工装底板4的定位销7、紧固螺栓B12及支架工装底板4在导向柱15上紧固螺栓A5，取出支架工装底板4，松开立柱架20上压杆17的调节螺栓C23，取出压杆17，然后取出焊接好的铝合金保险杠总成；焊接完成后去除焊渣，用硬毛刷清擦焊接好的铝合金保险杠总成，再在70°C，浓度为3%的重铬酸钾溶液中浸洗8min，然后用40°C的热水冲刷洗涤，并检查焊缝质量观察是否有夹杂物、气泡、裂纹等缺陷。其焊接装置:包括支架工装底板4、镶块10、镶块压紧丝杆8、上镶块压紧块9、总成工装底座14、立柱架20、立柱架底座22、导向柱15，前述的支架工装底板4的板上四角上有导向柱孔11、中间有三条呈π形排列的支架定位槽孔13,所述的Π形排列的支架定位槽孔13的支架工装底板4上有两个内螺纹孔和定位销孔，四颗紧固螺栓A5与支架工装底板4的四角导向孔11的外端壁内螺纹啮合，其特征是:a、支架工装底板4上放置有呈L形的吸能盒定位板6,吸能盒定位板6的上面板中部有呈Π形的缺口，定位销7分别穿过吸能盒定位板6上的定位孔和支架工装底板4上的定位孔，镶块10上端面放有上镶块压紧块9、下端面放有下镶块压紧块，镶块压紧丝杠8穿过上镶块压紧块9的孔与下镶块压紧块的孔内螺纹啮合，两颗紧固螺栓B12分别与支架工装底板4上内螺纹孔啮合，构成吸能盒3与支架I焊接工装装置；b、总成工装底板14上端面两端和中间分别放置立柱架底座22，立柱架底座22上放有两个L形的立柱架20，调节螺栓A26穿过立柱架20的水平板槽形孔与立柱架底座22中部孔内螺纹啮合，立柱架20中间放有支撑杆16，调节螺栓B25穿过立柱架20的竖直板槽孔与支撑杆16端面孔内螺纹啮合，中间的两个立柱架20装的支撑杆16上面有压杆17，调节螺栓C23穿过中间的立柱架20竖直板槽孔与压杆17端面孔内螺纹啮合，C形紧固夹21卡住总成工装底板14和立柱架底座22，紧固螺栓D27穿过C形紧固夹21上支臂板孔与立柱架底座22边上孔内螺纹啮合，总成工装底板14的两边端面分别有四个凸起耳块24，耳块24外端面有凹半圆弧形，在耳块24的外端面放置有导向柱安装座18，导向柱安装座18端面有凹半圆弧形，耳块24与 导向柱安装座18两者形成下导向柱孔，紧固螺栓C19穿过导向柱安装座18端面孔与耳块24端面孔内螺纹啮合，导向柱15下端插入下导向柱孔、上端插入前述焊接工装装置翻转后支架工装底板4的上导向柱孔11。本实用新型，立柱架20有3-6个。本实用新型，支撑杆16有3-6个。本实用新型，C形紧固夹21有6-12个。本实用新型,支架工装底板4的定位孔轴心线、吸能盒定位板6的定位孔的轴心线、支架I的定位孔的轴心线在同一轴心线上。本实用新型，支架工装座板4的两个内螺纹孔分别与支架I的两个螺栓孔的轴心线在同一条线上。在图中，支架1、横梁2和吸能盒3是焊接过程中显示的被焊接件。本实用新型，松动紧固螺栓A5，即可调节支架工装底板4在导向柱15上下位置；松动调节螺栓C23，即可调节压杆17上下位置；松动调节螺栓B25，即可调节支撑杆16上下位置；松动调节螺栓A26，即可调节两立柱架20之间的距离；松动C形紧固夹21，即可调整立柱架20在总成工装底座14的位置。
权利要求1.一种汽车用铝合金保险杠总成焊接装置，包括支架工装底板(4)、镶块(10)、镶块压紧丝杆(8)、上镶块压紧块(9)、总成工装底座(14)、立柱架(20)、立柱架底座(22)、导向柱(15)，前述的支架工装底板(4)的板上四角上有导向柱孔(11)、中间有三条呈Π形排列的支架定位槽孔(13),所述的Π形排列的支架定位槽孔(13)的支架工装底板(4)上有两个内螺纹孔和定位销孔，四颗紧固螺栓A (5)与支架工装底板(4)的四角导向柱孔(11)的外端壁内螺纹啮合，其特征是: a、支架工装底板(4)上放置有呈L形的吸能盒定位板(6)，吸能盒定位板(6)的上面板中部有呈Π形的缺口，定位销(7)分别穿过吸能盒定位板(6)上的定位孔和支架工装底板(4)上的定位孔，镶块(10)上端面放有上镶块压紧块(9)、下端面放有下镶块压紧块，镶块压紧丝杠(8)穿过上镶块压紧块(9)的孔与下镶块压紧块的孔内螺纹啮合，两颗紧固螺栓B(12)分别与支架工装底板(4)上内螺纹孔啮合，构成吸能盒(3)与支架(I)焊接工装装置； b、总成工装底板(14)上端面两端和中间分别放置立柱架底座(22)，立柱架底座(22)上放有两个L形的立柱架(20)，调节螺栓A (26)穿过立柱架(20)的水平板槽形孔与立柱架底座(22)中部孔内螺纹啮合，立柱架(20)中间放有支撑杆(16)，调节螺栓B (25)穿过立柱架(20)的竖直板槽孔与支撑杆(16)端面孔内螺纹啮合，中间的两个立柱架(20)装的支撑杆(16)上面有压杆(17)，调节螺栓C (23)穿过中间的立柱架(20)竖直板槽孔与压杆(17)端面孔内螺纹啮合，C形紧固夹(21)卡住总成工装底板(14)和立柱架底座(22)，紧固螺栓D (27)穿过C形紧固夹(21)上支臂板孔与立柱架底座(22)边上孔内螺纹啮合，总成工装底板(14)的两边端面分别有四个凸起耳块(24)，耳块(24)外端面有凹半圆弧形，在耳块(24)的外端面放置有导向柱安装座(18)，导向柱安装座(18)端面有凹半圆弧形，耳块(24)与导向柱安装 座(18)两者形成下导向柱孔，紧固螺栓C (19)穿过导向柱安装座(18)端面孔与耳块(24)端面孔内螺纹啮合，导向柱(15)下端插入下导向柱孔、上端插入前述焊接工装装置翻转后支架工装底板(4)的上导向柱孔(11)。
2.根据权利要求1所述的一种汽车用铝合金保险杠总成焊接装置，其特征是立柱架(20)有 3-6 个。
3.根据权利要求1所述的一种汽车用铝合金保险杠总成焊接装置，其特征是支撑杆(16)有3-6 个。
4.根据权利要求1所述的一种汽车用铝合金保险杠总成焊接装置，其特征是C形紧固夹(21)有6-12个。
5.根据权利要求1所述的一种汽车用铝合金保险杠总成焊接装置，其特征是支架工装底板(4)的定位孔轴心线、吸能盒定位板(6)的定位孔的轴心线、支架(I)的定位孔的轴心线在同一轴心线上。
6.根据权利要求1所述的一种汽车用铝合金保险杠总成焊接装置，其特征支架工装座板(4)的两个内螺纹孔分别与支架(I)的两个螺栓孔的轴心线在同一条线上。
专利摘要一种汽车用铝合金保险杠总成焊接装置属于金属焊接技术领域。汽车用铝合金保险杠总成由横梁、吸能盒和支架组成，分别采用两套焊接工装对其进行分步焊接，首先焊接吸能盒和支架，然后将焊接好的吸能盒和支架与横梁进行焊接。焊接装置可进行根据焊件特征进行调节、定位，并实现对焊接的紧固，避免焊接后出现变形；采用交流电焊机人工钨极氩弧焊TIG焊接，调整焊丝材料、焊接电流、焊接速度和送丝速度等工艺参数进行匹配，可以避免出现焊接缺陷。具有焊接设备简单，操作方便，焊接稳定，焊接速度快，生产成本低，填充焊丝少，焊接层数少，变形小，焊后无需校正，外观成形美观，焊缝质量高等特点。
文档编号B23K37/04GK203092040SQ20132010533
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者万鑫铭, 陈华述, 周佳, 张宗成, 李阳, 张怒涛, 赵清江, 金庆生, 高丽, 王光耀 申请人:中国汽车工程研究院股份有限公司, 重庆长安铃木汽车有限公司