動力鋰電池蓋帽焊接夾具設(shè)計

孫海燕，苗雅麗

（濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南濟(jì)源459000）

動力鋰電池蓋帽焊接夾具設(shè)計

孫海燕，苗雅麗

（濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南濟(jì)源459000）

針對動力鋰電池蓋帽的焊接設(shè)計了多工位夾具，由上料部分、壓緊部分和下料部分組成。氣缸為壓塊提供壓緊動力，上料夾緊，實現(xiàn)激光焊接，下料實現(xiàn)手動和自動聯(lián)動控制，能提高生產(chǎn)效率及穩(wěn)定性。

電池蓋帽；激光焊接；通用夾具

0 前言

激光焊接是一種精密焊接方式，影響焊接質(zhì)量的主要因素除了激光器的種類選擇和工藝探索以外，制約激光焊接進(jìn)一步發(fā)展的是焊接夾具的研發(fā)，夾具的精確程度與激光焊接的質(zhì)量高低緊密相關(guān)[1-4]。夾具的性能既影響生產(chǎn)率，又直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量[5-6]。

動力電池蓋帽作為動力電池的重要組成部分，其焊接質(zhì)量的好壞直接影響動力電池的整體性能[7-8]。為提高加工效率及保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性，設(shè)計了一種專用電池蓋帽焊接夾具，能夠保證較高的焊接效率和較好的焊接效果，且該夾具通用性強(qiáng)，一套夾具可焊接多種規(guī)格的動力電池蓋帽。

1 焊接總體設(shè)計

1.1 焊接產(chǎn)品描述

所焊接產(chǎn)品由A、B兩部分組成，A為鋁、B為鎳合金（可被磁鐵吸附），如圖1a所示。焊接方式為點(diǎn)焊，一共12個焊點(diǎn)，如圖1b所示。需要將A和B連接在一起，承受12 kg以上的拉力。

a產(chǎn)品示意b焊點(diǎn)示意圖1 焊接產(chǎn)品各部分細(xì)節(jié)

1.2 焊接機(jī)構(gòu)總體設(shè)計

為提高焊接效果，采用脈沖激光作為焊接熱源，激光束經(jīng)過高速x、y振鏡片傳輸，對所需焊點(diǎn)進(jìn)行高效定位焊接，整體機(jī)構(gòu)如圖2a所示。為了便于調(diào)試，振鏡部分與手動升降機(jī)構(gòu)固定，可以通過手動升降機(jī)構(gòu)對振鏡與工件的相對高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，便于焊接夾具的安裝，如圖2b所示。

圖2 總體機(jī)構(gòu)

2 焊接夾具設(shè)計

2.1 夾具機(jī)構(gòu)總體設(shè)計

夾具總體結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由上料轉(zhuǎn)盤夾具、壓緊部分、下料部分、傳感器、XY線性模組等組成，整體安裝在焊接振鏡正下方。夾具操作流程如圖4所示，焊接作業(yè)時，人工將產(chǎn)品（事先粘接好的半成品）放入上料轉(zhuǎn)盤夾具6內(nèi)，夾具按照圖中所示方向旋轉(zhuǎn)，夾具每次旋轉(zhuǎn)一個工位停頓一次，此時壓緊部分7開始向下運(yùn)動并夾緊電池蓋帽，同時壓緊部分的氣缸磁性開關(guān)檢測到信號，給激光指令開始出光焊接。焊接完成后壓緊部分7向上運(yùn)動松開電池蓋帽，下料部分8將焊接好的產(chǎn)品通過吸附的方式下料，然后轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)到下一個工位。

6—上料轉(zhuǎn)盤夾具；7—壓緊部分；8—下料部分；9—傳感器；10—XY線性模組。圖3 夾具部分總體機(jī)構(gòu)

圖4 夾具操作流程

2.2 夾具細(xì)節(jié)

夾緊夾具主要由上料轉(zhuǎn)盤和壓緊部分組成。上料轉(zhuǎn)盤分別由轉(zhuǎn)盤、隨行夾具、電動旋轉(zhuǎn)臺組成，為了提高生產(chǎn)效率，共設(shè)計36個隨行夾具，每個隨行夾具固定在轉(zhuǎn)盤上，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電動旋轉(zhuǎn)，如圖5a所示。

壓緊部分由壓塊和帶滑臺氣缸組成，當(dāng)上料轉(zhuǎn)盤夾具旋轉(zhuǎn)到指定位置后，壓緊部分向下運(yùn)動，壓緊產(chǎn)品，壓塊由紅銅制成。壓塊與產(chǎn)品接觸部分為鏤空設(shè)計，避免夾具對激光束的遮擋，如圖5b所示。

a上料轉(zhuǎn)盤夾具b壓緊部分組成圖5 焊接夾具機(jī)構(gòu)

隨行夾具嚴(yán)格按照電池蓋帽的結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維仿形設(shè)計，保證與電池蓋帽的貼合度。為了保證定位精度，隨行夾具通過螺釘和定位孔固定在轉(zhuǎn)盤上，如圖6a所示；壓緊部分內(nèi)連接塊和滑臺氣缸固定在一起，連接塊和壓塊通過螺釘固定在一起。壓塊和連接塊為鑲嵌式設(shè)計，可以進(jìn)行快速更換，如圖6b所示。圖6c為夾緊夾具的剖示圖。

下料部分由轉(zhuǎn)盤、軸承座、同步輪、步進(jìn)電機(jī)、滑道及擋板等組成，轉(zhuǎn)盤上開孔，孔內(nèi)鑲嵌強(qiáng)磁鐵，下料轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過工位吸附起焊接好的產(chǎn)品，當(dāng)轉(zhuǎn)盤吸附的產(chǎn)品轉(zhuǎn)到滑道位置時，被擋板擋住，當(dāng)轉(zhuǎn)盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，由于產(chǎn)品被擋住而脫離磁鐵，此時會從轉(zhuǎn)盤上掉落從而進(jìn)入滑道滑出，下料夾具主視圖如圖7a所示，圖7b為下料夾具俯視圖，圖7c為下料部分刨示圖。

下料部分采用磁鐵吸附產(chǎn)品，根據(jù)理論和經(jīng)驗相結(jié)合選取直徑12 mm，厚度5 mm的磁鐵。圓形磁鐵磁感線分布為中間強(qiáng)，四周弱。當(dāng)磁鐵吸附焊接好的產(chǎn)品后在轉(zhuǎn)盤的帶動下被擋板擋住從而脫離磁場中心區(qū)域，在產(chǎn)品自身重力作用下掉下來，經(jīng)由料道滑落，實現(xiàn)自動下料。

圖7 夾具下料部分機(jī)構(gòu)

3 結(jié)論

（1）配合激光焊接，設(shè)計電池蓋帽焊接夾具，該夾具設(shè)計簡單，易加工，可操作性強(qiáng)。

（2）通過定位銷等對焊接位置進(jìn)行定位，滑臺氣缸對工件夾緊，起到定位夾緊功能，成功的實施激光焊接。

（3）該夾具系統(tǒng)生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，提高了實際生產(chǎn)的效益。

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Weld fixture design of power lithium battery blocks

SUN Haiyan，MIAO Yali
（Jiyuan Vocational and Technical College，Jiyuan 459000，China）

In this paper，a general-purpose fixture of welding for combination of power lithium battery blocks was designed.The fixture was assembled by material-applying part,clamping part and product-sending out part.The air cylinder provided the compaction power for the briquetting.Turned the manual and automatic control of feeding,clamping,laser welding，blanking into reality，improved the production efficiency and stability.

super capacitor；laser welding；general-purpose fixture

2015-03-20；

2015-04-26

孫海燕（1973—），女，河南濟(jì)源人，副教授，碩士，主要從事機(jī)械設(shè)計與制造、機(jī)電一體化技術(shù)方面的教研工作。

TG431

B

1001-2303（2015）08-0126-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2015.08.27