多點(diǎn)共極傀儡式單面點(diǎn)焊在車(chē)門(mén)總成焊接中的應(yīng)用

劉 杰， 張?zhí)珖?guó)， 吳樟洪

（重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司模具事業(yè)部， 重慶 401120）

引言

隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)車(chē)身的外觀要求越來(lái)越高。車(chē)門(mén)是客戶(hù)最先接觸和使用頻次最高的部件，其外觀質(zhì)量將給客戶(hù)帶來(lái)最直接的體驗(yàn)。為了保證車(chē)門(mén)外觀和配合間隙，要求車(chē)門(mén)必須有較好的一致性和互換性，但是，車(chē)門(mén)總成扣合后，由于壓力等多方面的因素，車(chē)門(mén)內(nèi)板和車(chē)門(mén)外板之間會(huì)有竄動(dòng)現(xiàn)象，會(huì)影響車(chē)門(mén)的一致性。

1 工藝方法

目前汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)為解決汽車(chē)車(chē)門(mén)內(nèi)外板竄動(dòng)問(wèn)題所采用的工藝方法主要有三種：手工點(diǎn)焊、MIG/CO2焊點(diǎn)、單面點(diǎn)焊。手工點(diǎn)焊是指工人操作焊鉗，在門(mén)蓋扣合邊內(nèi)外板連接處增加幾個(gè)焊點(diǎn)，增加扣合邊強(qiáng)度，防止內(nèi)外板的竄動(dòng)；MIG/CO2焊點(diǎn)是指在門(mén)蓋扣合邊內(nèi)外板連接處添加一定數(shù)量的MIG/CO2氣體保護(hù)焊點(diǎn)以增加門(mén)蓋內(nèi)外板連接強(qiáng)度的工藝方法[1]；單面點(diǎn)焊工藝為電極由工件的同一側(cè)向焊接處饋電，即在外板翻邊和內(nèi)板結(jié)合處形成焊點(diǎn)達(dá)到增加內(nèi)外板連接強(qiáng)度的目的[2]。表l所示為三種不同防竄動(dòng)工藝方法優(yōu)缺點(diǎn)等方面的對(duì)比。

表1 三種不同防竄動(dòng)工藝方法對(duì)比

由表1對(duì)比可以知道，單面點(diǎn)焊相對(duì)于其他兩種工藝方法，具有較高的焊接質(zhì)量，幾乎可達(dá)到A級(jí)面的質(zhì)量要求，后期不用刮灰處理。但是傳統(tǒng)的單面點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，采用的是一個(gè)焊點(diǎn)對(duì)應(yīng)一套焊接裝置，本文對(duì)傳統(tǒng)單面點(diǎn)焊進(jìn)行升級(jí)，采用多點(diǎn)共極方式，即以車(chē)門(mén)內(nèi)板為共用電極，完成多個(gè)焊點(diǎn)的焊接，一套裝置，滿足多個(gè)焊點(diǎn)，可大大簡(jiǎn)化夾具結(jié)構(gòu)，降低成本。

2 工作原理

2.1 單面點(diǎn)焊

單面點(diǎn)焊是僅在焊件的一面用一個(gè)電極加壓并通電完成點(diǎn)焊的方法，是電阻點(diǎn)焊的一種特殊形式，它既滿足普通壓力電阻點(diǎn)焊的原理要求，又有自己獨(dú)特的特點(diǎn)。焊接原理是通過(guò)焊槍、地線在板件之間形成電流同路，使板件溶化形成局部溶核的過(guò)程。單面焊點(diǎn)如圖1所示。

圖1 單面焊點(diǎn)

2.2 傀儡焊

傀儡焊是一種利用外部焊機(jī)焊鉗提供焊接電流并控制焊接參數(shù)，通過(guò)銅排、附纜傳遞電流至傀儡焊鉗，傀儡焊鉗壓緊板件形成回路，利用電流流過(guò)傀儡焊鉗接頭的接觸面及臨近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法，其原理等同于電阻點(diǎn)焊[3]。冷卻方式有空冷和水冷兩種形式，常用方式是空冷?？芎笀D如下頁(yè)圖2所示。

2.3 傀儡式單面點(diǎn)焊

傀儡焊式單面點(diǎn)焊是指綜合單面點(diǎn)焊和傀儡焊的兩種方式的特點(diǎn)，其控制方式為傀儡焊，其焊接方式為單面點(diǎn)焊。對(duì)于此種類(lèi)型的傀儡焊接，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為一個(gè)電極僅對(duì)應(yīng)一個(gè)焊點(diǎn)，即一套點(diǎn)焊設(shè)備一次僅焊接一個(gè)點(diǎn)。工作原理是焊鉗在銅板處操作，電流一側(cè)通過(guò)上銅板、空冷電纜到內(nèi)板，電流另一側(cè)通過(guò)下銅板、空冷電纜到外邊翻邊，在內(nèi)板和外邊翻邊形成焊點(diǎn)?？苁絾蚊纥c(diǎn)焊如圖3所示。

圖2 傀儡焊

圖3 傀儡式單面點(diǎn)焊

2.4 多點(diǎn)共極傀儡式單面點(diǎn)焊

多點(diǎn)共極傀儡式單面點(diǎn)焊，是在傀儡式單面點(diǎn)焊的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，以?xún)?nèi)板為共用電極（負(fù)極），焊點(diǎn)位置的壓緊點(diǎn)為正極，設(shè)置一套裝置，完成多個(gè)焊點(diǎn)的焊接。其工作流程：放置車(chē)門(mén)零件—夾具夾緊—傀儡焊鉗到位—傀儡焊鉗夾緊—取焊鉗在外部銅排處完成焊接—夾具打開(kāi)、傀儡焊鉗打開(kāi)—傀儡焊鉗移出—取出零件。多點(diǎn)共極傀儡焊如圖4所示。

圖4 多點(diǎn)共極傀儡焊

3 多點(diǎn)共極傀儡式單面點(diǎn)焊的結(jié)構(gòu)組成

多點(diǎn)共極傀儡式單面點(diǎn)焊按結(jié)構(gòu)功能可分為：外部焊機(jī)焊鉗、銅排、空冷電纜、內(nèi)板夾緊機(jī)構(gòu)（負(fù)極）、傀儡焊鉗、平推機(jī)構(gòu)組成。該裝置安裝在焊接夾具BASE板上，配合夾具使用。多點(diǎn)共極傀儡式單面點(diǎn)焊機(jī)構(gòu)如圖5所示。

圖5 多點(diǎn)共極傀儡式單面點(diǎn)焊機(jī)構(gòu)

3.1 外部焊機(jī)焊鉗

外部焊機(jī)焊鉗一般有一體化焊機(jī)焊鉗和分體式焊機(jī)焊鉗兩種。主要作用是提供焊接電流并控制焊接參數(shù)。

3.2 銅排

銅排的主要功能是傳遞焊接電流，有兩組上銅排和下銅排（圖6所示），分別對(duì)應(yīng)二次回路電流的流入和流出，兩組銅排間采用絕緣墊片隔開(kāi)，利用螺栓固定在一起。銅排從結(jié)構(gòu)上可細(xì)分為受壓銅排和傳導(dǎo)銅排如下頁(yè)圖7所示，前者直接與外部焊鉗電極接觸，承受電極壓力并傳遞電流，后者主要起到傳遞電流的作用。上銅排通過(guò)空冷電纜，連接傀儡焊鉗；下銅排通過(guò)空冷電纜，連接內(nèi)板夾緊機(jī)構(gòu)。

圖6 銅排結(jié)構(gòu)

3.3 空冷電纜

電纜的主要功能也是傳遞焊接電流，它具有柔韌性，方便運(yùn)動(dòng)裝置連接（如圖4中的位置2）。有N+1根（N為焊點(diǎn)數(shù)量），1條連接下銅板與內(nèi)板夾緊機(jī)構(gòu)，N條連接上銅板與傀儡焊鉗，1個(gè)傀儡焊鉗1條。

圖7 受壓銅板和傳導(dǎo)銅排

3.4 內(nèi)板夾緊機(jī)構(gòu)

該內(nèi)板夾緊機(jī)構(gòu)1安裝在夾具底板上，通過(guò)兩級(jí)翻轉(zhuǎn)氣缸，使夾緊單元夾緊車(chē)門(mén)內(nèi)板，以車(chē)門(mén)內(nèi)板作為共用電極，夾緊塊通過(guò)空冷電纜，連接到下銅排。內(nèi)板夾緊機(jī)構(gòu)圖8所示。

圖8 內(nèi)板夾緊機(jī)構(gòu)示意圖

3.5 平推機(jī)構(gòu)

平推機(jī)構(gòu)是氣缸推動(dòng)平臺(tái)（傀儡焊鉗安裝在平臺(tái)上），沿著滑軌方向運(yùn)動(dòng)，使傀儡焊鉗能夠在焊接完成后平移到外邊，方便零件取出，平推機(jī)構(gòu)根據(jù)傀儡焊鉗設(shè)置，可以一個(gè)，也可以多個(gè)。平推機(jī)構(gòu)如圖9所示。

圖9 平推機(jī)構(gòu)

3.6 傀儡焊鉗

傀儡焊鉗的主要功能是通過(guò)氣缸提供焊接壓力壓緊板件，電流通過(guò)傀儡焊鉗壓緊電極傳到外板翻邊，和內(nèi)板之間形成閉合回路，利用電阻熱形成合格焊點(diǎn)。氣缸上下運(yùn)動(dòng)，夾緊工件?？芎搞Q安裝在平推機(jī)構(gòu)上面，由平推機(jī)構(gòu)帶動(dòng)左右運(yùn)動(dòng)?？芎搞Q如圖10所示。

圖10 傀儡焊鉗

4 應(yīng)用中的問(wèn)題、原因和控制方法

四門(mén)兩蓋是汽車(chē)外觀件，屬于A級(jí)面，在單面點(diǎn)焊的實(shí)施過(guò)程中，經(jīng)常碰到焊接變形、強(qiáng)度不足、炸槍等問(wèn)題，原因分析及控制方法如下表2所示。

表2 多點(diǎn)共極傀儡式單面點(diǎn)焊常見(jiàn)問(wèn)題分析

圖11 內(nèi)板增加凸點(diǎn)示意圖

5 結(jié)語(yǔ)

多點(diǎn)共極傀儡式單面點(diǎn)焊在公司多個(gè)車(chē)型門(mén)蓋生產(chǎn)中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，相對(duì)于傳統(tǒng)的傀儡焊，夾具結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，車(chē)門(mén)外觀質(zhì)量得到了有效保證，工人僅需操作焊鉗，在夾具外側(cè)進(jìn)行焊接，操作方便，效率高，應(yīng)用前景十分廣泛。