一種封閉式中空工件凸焊裝置及操作方法與流程

本發明屬于焊接加工技術領域，特別是涉及到一種封閉式中空工件凸焊裝置及操作方法。

背景技術：

電阻凸焊工藝由于其具有操作簡單、熱輸入集中、變形小等優點，長久以來被熟知廣泛應用于汽車制造工業、醫用設備制造業等制造行業中。隨著社會的發展，越來越多的行業，越來越多的工件類型需要用到凸焊。

電阻焊是將工件組合后通過電極施加壓力，利用電流流經工件接觸面及鄰近區域產生的電阻熱效應將其加熱到熔化或塑性狀態，使之形成金屬結合的一種方法。特點是加熱時間短、熱量集中、應力與變形小，通常在焊后無需矯正，具有操作簡單、易于實現機械化和自動化、生產率高、無噪聲及有害氣體、勞動條件好等諸多優點。凸焊屬于電阻焊的范疇，相比于傳統的焊接方法，在一些領域采用電阻凸焊方法進行焊接加工，有利于提高工程質量、保證焊接外形美觀實用。凸焊工藝是一種能提高工效、節約能源的先進施工工藝。在推進綠色文明施工、節能環保、節省勞動力等方面也有積極的社會效應。

工件執行焊接之前，通過將凸模和凹模壓靠在板材上而在下鐵板中形成中空的凸出部。板材隨后被壓在焊槍的兩個焊接電極之間。在焊接期間，凸出部逐步地塌陷并且在凸出部的位置形成牢固的結構焊接。

隨著制造工業的飛速發展，封閉式中空工件焊接在現有制造業中出現得越來越多，尤其是在醫用藥品生產線中，生產設備的制造涉及較多封閉式中空工件焊接。封閉式中空工件雙面均需進行凸焊，其空腔較窄電極不能伸入，所以需要一種操作簡單，焊接質量良好的焊接裝置及方法。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：提供一種封閉式中空工件凸焊裝置及操作方法用于解決封閉式中空工件雙面均需進行凸焊，其空腔較窄電極不能伸入，需要一種操作簡單，焊接質量良好的凸焊裝置及方法的技術問題。

一種封閉式中空工件凸焊裝置，包括上電極、上電極安裝本體、冷卻水接口、凸焊機箱體、焊接電源、凸焊機下安裝座、下電極、下板、焊接工件、上板、銅柱、伺服電機，所述上電極為平面電極，上電極通過導線與焊接電源連接，上電極與伺服電機固定連接；所述上電極安裝本體的一端與上電極固定連接，上電極安裝本體的一端與凸焊機箱體固定連接，上電極安裝本體上設置有冷卻水接口；所述焊接電源位于凸焊機箱體上；所述下電極為球面電極，下電極通過導線與焊接電源連接，下電極的下部與凸焊機下安裝座固定連接，下電極的上部與下板連接；所述焊接工件為中空結構的工件，焊接工件的上部設置有凸狀段，焊接工件通過凸狀段與上板連接，焊接工件的下部與下板連接，焊接工件的下部設置有圓孔；所述圓孔與所述凸狀段一一對應布置；所述凸狀段包括三個球冠，依次為第一凸狀段、第二凸狀段和第三凸狀段；所述第二凸狀段的一端與第一凸狀段連接，第二凸狀段的另一端與第三凸狀段連接，第二凸狀段的球面半徑大于第一凸狀段和第三凸狀段；所述第一凸狀段與第三凸狀段對稱布置且第一凸狀段與第三凸狀段的球面半徑一致；所述銅柱穿入所述圓孔，銅柱的一端與焊接工件的凸狀段連接，銅柱的另一端端面與焊接工件的下端面在同一平面上。

所述第二凸狀段的球面半徑與第一凸狀段半徑比例不小于5。

所述下電極的球面半徑為90mm至120mm。

一種封閉式中空工件凸焊裝置的操作方法，利用所述的一種封閉式中空工件凸焊裝置，包括以下步驟，并且以下步驟順次進行，

步驟一、在焊接工件上加工凸狀段并插入銅柱

在焊接工件的預凸焊焊點處加工凸狀段，在焊接工件的預凸焊處的對應面開設圓孔，選取銅柱，銅柱的直徑小于所述圓孔的直徑，銅柱插入所述圓孔與所述凸狀段的內頂部緊密貼合，銅柱的下底面與焊接工件開設所述圓孔的外表面在同一平面上；

步驟二、第一面焊接

在焊接工件上開設焊接孔，將上電極通過開設的焊接孔移動至焊接工件的內底部預點焊處，使上電極、焊點以及下電極同軸對準，啟動伺服電機，伺服電機驅動上電極使上電極與所述焊接工件的內底部預點焊處緊密貼合，啟動焊接電源，上電極和下電極同時啟動將焊接工件開設所述圓孔的面與下板焊接，第一面焊接完成；

步驟三、第二面焊接

a、預壓：將上電極、預凸焊焊點、銅柱以及下電極同軸對準，在凸焊機上設定預壓周波數，啟動伺服電機給上電極施加預壓力F1，上電極推動上板向下電極的方向運動，使上電極與焊接工件的上表面緊密貼合，可有效減少焊接飛濺的產生；

b、焊接：啟動焊接電源，上電極和下電極同時啟動，上電極直接施加給預凸焊焊點，下電極通過銅柱導電給預凸焊焊點，工件凸狀段與上板熔融連接；

c、鍛壓：伺服電機保持預壓力F1不變并持續5至15個周波，第二面焊接完成。

通過上述設計方案，本發明可以帶來如下有益效果：

本發明在第一面焊接前放入一枚銅柱，銅柱起到傳輸電流、傳遞壓力的作用，克服了封閉式中空工件第二面焊接時電極無法接觸工件的困難，實現不破壞下板前提下的兩面焊接。下電極不與工件焊點面直接接觸，而是通過銅柱施加電流和壓力。焊接過程中封閉式中空工件不會與各部件產生干涉影響焊接，焊接完成后形貌美觀，且焊接方便快捷，提高了生產效率，降低了生產成本。

本發明采用平面電極和球面電極的組合。上電極直接接觸焊件，采用大平面電極可減少壓痕。下電極通過銅柱傳輸，為保證焊接質量，采用球面電極，球面電極電流集中，與下板之間接觸電阻足夠低，防止了下板表面熔化或電極與下板表面合金化，同時能迅速導散焊接區熱量。所述上下電極組合有效地保證了凸焊連接質量及零件形貌美觀。

本發明中的一種封閉式中空工件凸焊裝置具有通用性強，使用方便快捷，壽命長等優點，可廣泛運用于封閉式中空工件焊接。

附圖說明

以下結合圖和具體實施方式對本發明作進一步的說明：

圖1為本發明一種封閉式中空工件凸焊裝置及操作方法中一種封閉式中空工件凸焊裝置的結構示意圖。

圖2為本發明一種封閉式中空工件凸焊裝置及操作方法中下電極的結構示意圖。

圖3為本發明一種封閉式中空工件凸焊裝置及操作方法中凸狀段結構示意圖。

圖4為本發明一種封閉式中空工件凸焊裝置及操作方法中焊接工件下部與銅柱的位置關系示意圖。

圖5為本發明一種封閉式中空工件凸焊裝置及操作方法中焊接工件下部與銅柱的位置關系剖視圖。

圖中，1-上電極、2-上電極安裝本體、3-冷卻水接口、4-凸焊機箱體、5-焊接電源、6-凸焊機下安裝座、7-下電極、8-下板、9-焊接工件、10-上板、11-銅柱、12-伺服電機、R-球面電極球面半徑、R1-第一凸狀段的球面半徑、R2-第二凸狀段的球面半徑、R3-第三凸狀段的球面半徑。

具體實施方式

如圖所示，一種封閉式中空工件凸焊裝置，包括上電極1、上電極安裝本體2、冷卻水接口3、凸焊機箱體4、焊接電源5、凸焊機下安裝座6、下電極7、下板8、焊接工件9、上板10、銅柱11、伺服電機12，所述上電極1為平面電極，上電極1通過導線與焊接電源5連接，上電極1與伺服電機12固定連接；所述上電極安裝本體2的一端與上電極1固定連接，上電極安裝本體2的一端與凸焊機箱體4固定連接，上電極安裝本體2上設置有冷卻水接口3；所述焊接電源5位于凸焊機箱體4上；所述下電極7為球面電極，下電極7通過導線與焊接電源5連接，下電極7的下部與凸焊機下安裝座6固定連接，下電極7的上部與下板8連接；所述焊接工件9為中空結構的工件，焊接工件9的上部設置有凸狀段，焊接工件9通過凸狀段與上板10連接，焊接工件9的下部與下板8連接，焊接工件9的下部設置有圓孔；所述圓孔與所述凸狀段一一對應布置；所述凸狀段包括三個球冠，依次為第一凸狀段、第二凸狀段和第三凸狀段；所述第二凸狀段的一端與第一凸狀段連接，第二凸狀段的另一端與第三凸狀段連接，第二凸狀段的球面半徑大于第一凸狀段和第三凸狀段；所述第一凸狀段與第三凸狀段對稱布置且第一凸狀段與第三凸狀段的球面半徑一致；所述銅柱11穿入所述圓孔，銅柱11的一端與焊接工件9的凸狀段連接，銅柱11的另一端端面與焊接工件9的下端面在同一平面上。

所述第二凸狀段的球面半徑與第一凸狀段半徑比例不小于5。

所述下電極7的球面半徑為90mm至120mm。

一種封閉式中空工件凸焊裝置的操作方法，利用所述的一種封閉式中空工件凸焊裝置，包括以下步驟，并且以下步驟順次進行，

步驟一、在焊接工件9上加工凸狀段并插入銅柱11

在焊接工件9的預凸焊焊點處加工凸狀段，在焊接工件9的預凸焊處的對應面開設圓孔，選取銅柱11，銅柱11的直徑小于所述圓孔的直徑，銅柱11插入所述圓孔與所述凸狀段的內頂部緊密貼合，銅柱11的下底面與焊接工件9開設所述圓孔的外表面在同一平面上；

步驟二、第一面焊接

在焊接工件9上開設焊接孔，將上電極1通過開設的焊接孔移動至焊接工件9的內底部預點焊處，使上電極1、焊點以及下電極7同軸對準，啟動伺服電機12，伺服電機12驅動上電極1使上電極1與所述焊接工件9的內底部預點焊處緊密貼合，啟動焊接電源5，上電極1和下電極7同時啟動將焊接工件9開設所述圓孔的面與下板8焊接，第一面焊接完成；

步驟三、第二面焊接

a、預壓：將上電極1、預凸焊焊點、銅柱11以及下電極7同軸對準，在凸焊機上設定預壓周波數，啟動伺服電機12給上電極1施加預壓力F1，上電極1推動上板10向下電極7的方向運動，使上電極1與焊接工件9的上表面緊密貼合，可有效減少焊接飛濺的產生；

b、焊接：啟動焊接電源5，上電極1和下電極7同時啟動，上電極1直接施加給預凸焊焊點，下電極7通過銅柱11導電給預凸焊焊點，工件凸狀段與上板10熔融連接；

c、鍛壓：伺服電機12保持預壓力F1不變并持續5個至15個周波，第二面焊接完成。

如圖1所示，電極組件由上電極組件和下電極組件構成，下電極組件安裝到凸焊機下安裝座6，上電極組件包括上電極1、上電極安裝本體2、伺服電機12和冷卻水接口3。上電極組件通過緊固螺栓安裝在凸焊機箱體4上，并通過連接體與焊接電源5相連。

下電極7為球面電極，如圖2，安裝于凸焊機下安裝座6上，球面電極球面半徑R在90mm至120mm范圍內，取R＝100mm。焊接時向工件傳導電流、傳遞壓力，其優點是能迅速導散焊接區熱量。

圖3為凸焊焊點的凸狀段示意圖，凸狀段為封閉式中空工件預加工形成，其上下表面形狀大致相同，上表面凸出部分高度略大于下表面凹陷部分深度，第一凸狀段的球面半徑R1與第三凸狀段的球面半徑R3大致相等，第二凸狀段的球面半徑R2與第一凸狀段的球面半徑R1比值為6。上下電極作用于工件時凸狀熔掉形成焊縫。

圖4為放入工件空腔中銅柱11所在位置局部示意圖，圖5為其正面剖視圖，第一面焊接前預先在封閉式中空工件9上加工一個略大于銅柱11直徑的圓孔，將圓孔放入后再焊接下板8，當焊接工件9和上板10時，銅柱11剛好作用于焊點，下電極7通過下板8，再通過銅柱11作用于焊點。銅柱11的直徑略小于下電極7的直徑，銅柱11長度為回形工件中空高度與一個下板8的厚度之和。

以不銹鋼擱板材料為例，在第二面焊接時，先將已經放好銅柱11并焊好第一面的封閉式中空工件9放上工作臺，然后啟動設備，由伺服電機12向上電極1螺旋施加壓力，上電極組件與下電極組件對準然后相對運動合緊，然后啟動焊接電源5，使工件凸狀段與上板10熔融連接，完成焊接過程。