U型件內側焊接螺母專用電極的設計及應用

韓冰+張坤坤+陳文波

摘 要 凸焊工藝在我國眾多企業得到了廣泛的應用，焊接電極的設計、制造是影響能否應用好凸焊工藝的關鍵問題。文章探討U型件內側焊接螺母專用凸焊電極的改進設計和應用，進一步提高焊接質量和焊接生產效率。

關鍵詞 U型件內側；凸焊電極；設計及應用

中圖分類號：TG43 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）02-0038-01

目前，凸焊工藝在我國眾多企業得到了廣泛的應用，焊接電極的設計、制造是影響能否應用好凸焊工藝的關鍵問題。焊接螺母的凸焊，是多個凸點的同時焊接，在螺母的下端面沿圓周均勻分布3-6個半徑相同的凸點。焊接時，一般都是先將金屬工件放到下電極上，再將焊接螺母放到金屬工件上，然后接通凸焊機（或通用落地式點焊機）開關，在控制箱控制下，電磁氣閥通電工作，將壓縮空氣導入焊機氣缸上部，迫使活塞向下運動，使上下電極合緊，然后通電將凸焊點壓潰并與板件融合而牢固地焊接在一起。目前，國內一些汽車廠家主要采用方螺母和T型螺母兩種。隨著人們對汽車外形的要求越來越高，汽車零部件造型隨之變得更加復雜，經常會出現U型零件內側需要焊接螺母，此種結構零件采用常規的凸焊電極生產效率低，焊接質量不穩定。如何在U型零件內側焊接螺母高效、低成本的焊接生產，專用電極的設計、制造尤為關鍵。

1 常規使用的凸焊電極

汽車行業常規焊接螺母方法是正向焊接，凸焊焊接螺母與金屬工件的工藝流程（圖1）：

1）將金屬工件對定位銷孔放置在凸焊下電極上。

2）將焊接螺母穿進定位銷上。

3）啟動凸焊機進行壓焊。

圖1 正向焊接示意

此種電極結構只適用于開放型結構的零件，即直電極向下運動時可以直接壓住螺母的零件，零件的定位銷設計在下電極上。由此可見定位銷精度是確保螺母焊接精度的主要保障，這就直接確定下電極的結構是相對較為復雜的，而上電極只需確保在焊接過程中不會影響下電極的定位銷即可。此種電極結構已經在國內汽車行業成熟廣泛應用。

2 U型零件內側焊接螺母凸焊電極設計制造及改進

隨著汽車車身結構的發展，越來越多的U型件內側焊接螺母結構在國產汽車中也大量出現，而利用傳統的凸焊電極形式已經無法實現U型零件內側焊接螺母，不僅僅需要具有定位功能的下電極，還需適合零件結構的，并且滿足螺母使用功能的上電極。針對此零件結構的特點，設計的上電極需要從以下4點來重點考慮。

1）零件的可達性，上電極要滿足不同深度U型零件的凸焊位置。

2）足夠的強度和剛度。

3）充分的冷卻條件。

4）電極與工件間的接觸電阻足夠小。

根據以上四點最終設計制造了一種電極結構（圖2），用來滿足U型零件內側焊接螺母的工藝要求。

1.上電極安裝本體；2.電極帽；3.冷卻水接頭；

4.金屬工件；5.焊接螺母；6.下電極

圖2 新電極結構示意圖

電極的使用方法為：將電極帽、冷卻水接頭裝入上電極安裝本體組成上電極組件，并通過緊固螺栓安裝緊固在凸焊機A的上安裝座B上，冷卻水接頭接入冷卻循環水；下電極裝入凸焊機A的下安裝座C內。工作時，先將帶有焊接工藝孔的U型金屬工件放到下電極上，再將焊接螺母放到下電極的定位銷上，然后啟動焊接，上電極組件向下運動，使上下電極合緊，然后通電將焊接螺母的凸焊點與U型金屬工件熔融，完成焊接。此焊接過程中，U型零件不會與各部件干涉而影響焊接，并且可根據焊接螺母規格，快速拆換電極，方便快捷。

3 總結

通過使用此電極方案有以下幾點好處。

1）U型零件和普通平板件都可以使用此種電極結構焊接，通用性強，并且此種電極結構非常適合U型件內側焊接螺母。

2）不同規格、種類的焊接螺母能夠共用一個上電極組件，僅需更換上電極帽和下電極。上電極帽對焊接螺母起加壓、通電作用，其選型由焊接螺母規格決定，上電極帽與上電級安裝本體緊配合直接安裝，拆換方便；下電極對工件和焊接螺母起定位作用，其選型由焊接螺母的螺紋規格所確定，下電極與電極座緊配合直接安裝，拆換很方便。

3）電極磨損后只需要更換上電極帽，提高了電極的使用壽命，降低了生產成本。

4）上電極組件采用可通水結構，避免了上電極本體過熱變形，同時通過對上電極帽的冷卻，延長了上電極帽的使用壽命。

此電極尤其適合U型零件內側焊接螺母，上、下電極更換維修方便，提高了電極的使用壽命， 提高了生產效率，降低了生產成本。使用此結構可實現產品多類型、焊接螺母多種類的焊接生產，具有通用性、拆換便捷、使用壽命長等優點，進而實現螺母凸焊焊接的大批量生產。

參考文獻

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