一种用于大直径曲面离心风叶的一体式超声波焊接机的制作方法

本发明涉及一种用于大直径曲面离心风叶的一体式超声波焊接机，其属于塑料超声波焊接设备技术领域。

背景技术：

离心风叶由于风量大、风速平稳、噪声小等特点，是空调及其他通风系统中重要的组成部件。出于考虑注塑的方便性，通常将离心风叶的底座和导流圈分为两个注塑件，底座与导流圈通过焊接的方式连接到一起，现有技术的离心风叶焊接方式包括热熔焊接和超声波焊接。其中，热熔焊接由于存在刺激性气味和焊接强度不高等不足，渐渐成为一种被淘汰的焊接方式，超声波焊接由于焊接速度快、焊接强度高，是目前应用最广泛的离心风叶焊接方式。

超声波焊接直径较小的离心风叶时可以采用一个焊头直接进行焊接，再通过一次回火热处理，即可达到较优的焊接质量。然而，对于直径较大的曲面离心风叶采用一个焊头无法进行一次性焊接，通常采用对称式焊接大直径曲面离心风叶，但是对称式焊接的焊接效率低下，此外采用对称式焊接叶片不完全对称的离心风叶，则由于焊接应力和焊接变形的存在，最后一个焊接的叶片往往难以实现较好的贴合，从而导致焊接强度不高、焊接应力大，甚至导致零件报废。因此，有必要进一步改进。

技术实现要素：

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、性能优异、装配快捷、操作方便、焊接效率好、焊接强度高、制造成本低、易生产、易实现且安全可靠的用于大直径曲面离心风叶的一体式超声波焊接机，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种用于大直径曲面离心风叶的一体式超声波焊接机，包括机台底座、工作平台和大直径曲面离心风叶，工作平台设置在机台底座上，其特征在于：工作平台上设置有离心风叶进料滑台、焊头安装台和电机安装座；所述的电机安装座上设置有伺服电机；所述的焊头安装台上设置有焊头固定座，焊头固定座上设置有超声波焊头组件。

所述焊头安装台上设置有若干个焊头固定座，若干个焊头固定座上均分别设置有超声波焊头组件。

所述焊头固定座上设置有焊头安装座固定板，焊头安装座固定板上设置有左右调节块、前后调节块和角度调节板，超声波焊头组件设置在焊头安装座固定板上，并分别通过左右调节块、前后调节块和角度调节板实现左右位置、前后位置和倾斜角度的调节。

所述超声波焊头组件的左右位置、前后位置调节分别为0mm-80mm，倾斜角度调节为0°-90°。

所述超声波焊头组件包括焊头安装板、气缸、换能器、变幅杆、焊头和固定件；其中，焊头安装板设置在焊头安装座固定板上，气缸、换能器、变幅杆和焊头通过固定件固定设置在焊头安装板上；所述的换能器与焊头配合连接，变幅杆与气缸配合连接，焊头与气缸驱动连接、且通过换能器将电能转化为超声波能量。

所述工作平台上设置有丝杆，离心风叶进料滑台为燕尾槽滑台、且其上设置有丝杆滑块，离心风叶进料滑台通过丝杆滑块与丝杆配合连接；所述的伺服电机上设置有弹性联轴器、且通过弹性联轴器与丝杆驱动连接；所述的离心风叶进料滑台通过伺服电机、弹性联轴器、丝杆和丝杆滑块的配合运动在工作平台上，从而实现大直径曲面离心风叶的进料和出料。

所述离心风叶进料滑台上还设置有离心风叶固定板，大直径曲面离心风叶放置在离心风叶固定板上；其中，离心风叶固定板上镶嵌有若干个仿形固定块，仿形固定块根据大直径曲面离心风叶的三维形状采用五轴CNC机床加工而成。

所述大直径曲面离心风叶由导流圈和风叶底座二个注塑件加工而成。

所述导流圈的侧面为曲面；风叶底座设置在导流圈上、且其上设置有旋转轴和若干个前向式风叶，风叶底座通过旋转轴带动风叶旋转，将动能转化为空气压力能，最后将空气从径向排出；所述的风叶底座上还设置有若干个用于减轻风叶质量的定位孔。

所述机台底座为可调节高度式的四个螺杆螺母配合结构，工作平台设置在机台底座上、且通过四个螺杆螺母的配合调节高度；所述的工作平台和焊头安装台分别为型材焊接而成。

本发明通过上述结构的改良，由于焊头安装台上设置有若干个焊头固定座，若干个焊头固定座上均分别设置有超声波焊头组件，即可以实现多个大直径曲面离心风叶的同时焊接，大幅提高焊接效率的同时，还有效地解决了焊接强度不均匀和焊接应力大的问题，从而提高生产效率。具有以下有益的效果：

1、焊接效果方面，激光焊接的焊缝尺寸精密牢固、产生碎屑少、不透气不漏水，表面完好无损，与胶结、热熔焊等连接方法相比，极大地减小了振动应力和热应力；

2、焊接柔性方面，超声波焊头组件可实现左右位置、前后位置和倾斜角度的调节，有效地保证超声波焊头与大直径曲面离心风叶的导流圈较好地贴合，从而实现复杂外形制品的自动化焊接；

3、工人操作方面，操作简单、安全可靠，工人只需将大直径曲面离心风叶安装在离心风叶进料滑台上，开启超声波焊头组件，待焊接完毕将工件下料即可。

综合而言，其具有结构简单合理、性能优异、装配快捷、操作方便、焊接效率好、焊接强度高、制造成本低、易生产、易实现且安全可靠等特点，实用性强。

附图说明

图1为本发明第一实施例的装配结构示意图。

图2为本发明第一实施例的大直径曲面离心风叶结构示意图。

图3为本发明第一实施例的离心风叶固定板结构示意图。

图4为本发明第一实施例的离心风叶固定板截面结构示意图。

图5为本发明第一实施例的超声波焊头组件与焊头安装座固定板装配结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1-图5，本用于大直径曲面离心风叶的一体式超声波焊接机，包括机台底座1、工作平台2和大直径曲面离心风叶，工作平台2设置在机台底座1上，工作平台2上设置有离心风叶进料滑台3、焊头安装台4和电机安装座9；所述的电机安装座9上设置有伺服电机8；所述的焊头安装台4上设置有焊头固定座5，焊头固定座5上设置有超声波焊头组件6。

进一步地讲，焊头安装台4上设置有七个焊头固定座5，七个焊头固定座5上均分别设置有超声波焊头组件6。

进一步地讲，机台底座1为可调节高度式的四个螺杆螺母配合结构，用于支撑整个超声波焊接机的重量，通过调节每个螺杆的高度使得工作平台2处于水平。

进一步地讲，工作平台2设置在机台底座1上、且为型材焊接而成，型材焊接完成后经过时效处理释放焊接应力，在型材上表面焊接一层15mm的钢板，最后在龙门铣床上进行修正平面，确保工作平台2上下表面的平面度和平行度。

进一步地讲，工作平台2上设置有丝杆，离心风叶进料滑台3为燕尾槽滑台，有效行程为1米，且其上设置有丝杆滑块，离心风叶进料滑台3通过丝杆滑块与丝杆配合连接，离心风叶进料滑台3上还设置有离心风叶固定板10，大直径曲面离心风叶放置在离心风叶固定板10上，离心风叶进料滑台3不仅可以用于大直径曲面离心风叶的进料和出料，而且可以承受超声波焊接时风叶对于离心风叶固定板10的压力。

进一步地讲，焊头安装台4为型材焊接而成，经过时效处理和平面校正铣削，保证焊头安装台4上下表面的平面度和平行度。

进一步地讲，伺服电机8上设置有弹性联轴器7、且通过弹性联轴器7与丝杆驱动连接；所述的离心风叶进料滑台3通过伺服电机8、弹性联轴器7、丝杆和丝杆滑块的配合运动在工作平台2上，从而实现大直径曲面离心风叶的进料和出料。

进一步地讲，如图2所示，大直径曲面离心风叶的底座直径为490mm，总高度为167mm，其由导流圈11和风叶底座12二个注塑件加工而成。

进一步地讲，导流圈11的侧面为曲面，其上通风口的直径为354mm，下通风口直径为490mm，高度为54mm。风叶底座12设置在导流圈11上、且其上设置有旋转轴和七个前向式风叶，风叶底座12通过旋转轴带动风叶旋转，将动能转化为空气压力能，最后将空气从径向排出；所述的风叶底座12上还设置有七个用于减轻风叶质量的定位孔。

进一步地讲，如图3、图4所示，离心风叶固定板10上镶嵌有七个仿形固定块19，仿形固定块19根据大直径曲面离心风叶的三维形状采用五轴CNC机床加工而成。仿形固定块19与大直径曲面离心风叶的每个叶片下面的定位孔实现较好地配合，可以精确地对大直径曲面离心风叶进行圆周定位，此外仿形固定块19也可用于增加大直径曲面离心风叶的风叶的刚度，防止风叶在超声波焊接压力下变形。

进一步地讲，如图5所示，焊头固定座5上设置有焊头安装座固定板13，焊头安装座固定板13上设置有左右调节块15、前后调节块14和角度调节板16，超声波焊头组件6设置在焊头安装座固定板13上，并分别通过左右调节块15、前后调节块14和角度调节板16实现左右位置、前后位置和倾斜角度的调节。

进一步地讲，超声波焊头组件6的左右位置、前后位置调节分别为0mm-80mm，倾斜角度调节为0°-90°。具体地讲，左右位置、前后位置调节分别为0mm-40mm，倾斜角度调节为0°-45°，可以有效保证超声波焊头组件6的焊头18与导流圈11较好的贴合。

进一步地讲，超声波焊头组件6包括焊头安装板17、气缸、换能器、变幅杆、焊头18和固定件；其中，焊头安装板17设置在焊头安装座固定板13上，气缸、换能器、变幅杆和焊头18通过固定件固定设置在焊头安装板17上；所述的换能器与焊头18配合连接，变幅杆与气缸配合连接，焊头18与气缸驱动连接、且通过换能器将电能转化为超声波能量。具体地讲，焊头18通过气缸的带动，完成与导流圈11曲面的贴合，再通过换能器将电能转化为超声波能量，随后将超声波能量传递给导流圈11和叶片的接触部位，产生一定的热量使导流圈11与叶片接触部位的塑料熔化，最后保压一段时间后完成焊接。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。