多點共極傀儡式單面點焊在車門總成焊接中的應(yīng)用

劉 杰， 張?zhí)珖?吳樟洪

（重慶長安汽車股份有限公司模具事業(yè)部， 重慶 401120）

引言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，消費者對汽車車身的外觀要求越來越高。車門是客戶最先接觸和使用頻次最高的部件，其外觀質(zhì)量將給客戶帶來最直接的體驗。為了保證車門外觀和配合間隙，要求車門必須有較好的一致性和互換性，但是，車門總成扣合后，由于壓力等多方面的因素，車門內(nèi)板和車門外板之間會有竄動現(xiàn)象，會影響車門的一致性。

1 工藝方法

目前汽車生產(chǎn)企業(yè)為解決汽車車門內(nèi)外板竄動問題所采用的工藝方法主要有三種：手工點焊、MIG/CO2焊點、單面點焊。手工點焊是指工人操作焊鉗，在門蓋扣合邊內(nèi)外板連接處增加幾個焊點，增加扣合邊強(qiáng)度，防止內(nèi)外板的竄動；MIG/CO2焊點是指在門蓋扣合邊內(nèi)外板連接處添加一定數(shù)量的MIG/CO2氣體保護(hù)焊點以增加門蓋內(nèi)外板連接強(qiáng)度的工藝方法[1]；單面點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工藝方法優(yōu)缺點等方面的對比。

表1 三種不同防竄動工藝方法對比

由表1對比可以知道，單面點焊相對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級面的質(zhì)量要求，后期不用刮灰處理。但是傳統(tǒng)的單面點焊結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，采用的是一個焊點對應(yīng)一套焊接裝置，本文對傳統(tǒng)單面點焊進(jìn)行升級，采用多點共極方式，即以車門內(nèi)板為共用電極，完成多個焊點的焊接，一套裝置，滿足多個焊點，可大大簡化夾具結(jié)構(gòu)，降低成本。

2 工作原理

2.1 單面點焊

單面點焊是僅在焊件的一面用一個電極加壓并通電完成點焊的方法，是電阻點焊的一種特殊形式，它既滿足普通壓力電阻點焊的原理要求，又有自己獨特的特點。焊接原理是通過焊槍、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程。單面焊點如圖1所示。

圖1 單面焊點

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如下頁圖2所示。

2.3 傀儡式單面點焊

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

圖2 傀儡焊

圖3 傀儡式單面點焊

2.4 多點共極傀儡式單面點焊

多點共極傀儡式單面點焊，是在傀儡式單面點焊的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良設(shè)計，以內(nèi)板為共用電極（負(fù)極），焊點位置的壓緊點為正極，設(shè)置一套裝置，完成多個焊點的焊接。其工作流程：放置車門零件—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、傀儡焊鉗打開—傀儡焊鉗移出—取出零件。多點共極傀儡焊如圖4所示。

圖4 多點共極傀儡焊

3 多點共極傀儡式單面點焊的結(jié)構(gòu)組成

多點共極傀儡式單面點焊按結(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。多點共極傀儡式單面點焊機(jī)構(gòu)如圖5所示。

圖5 多點共極傀儡式單面點焊機(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，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。上銅排通過空冷電纜，連接傀儡焊鉗；下銅排通過空冷電纜，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，方便運動裝置連接（如圖4中的位置2）。有N+1根（N為焊點數(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，通過兩級翻轉(zhuǎn)氣缸，使夾緊單元夾緊車門內(nèi)板，以車門內(nèi)板作為共用電極，夾緊塊通過空冷電纜，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)是氣缸推動平臺（傀儡焊鉗安裝在平臺上），沿著滑軌方向運動，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，也可以多個。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氣缸提供焊接壓力壓緊板件，電流通過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。氣缸上下運動，夾緊工件。傀儡焊鉗安裝在平推機(jī)構(gòu)上面，由平推機(jī)構(gòu)帶動左右運動?？芎搞Q如圖10所示。

圖10 傀儡焊鉗

4 應(yīng)用中的問題、原因和控制方法

四門兩蓋是汽車外觀件，屬于A級面，在單面點焊的實施過程中，經(jīng)常碰到焊接變形、強(qiáng)度不足、炸槍等問題，原因分析及控制方法如下表2所示。

表2 多點共極傀儡式單面點焊常見問題分析

圖11 內(nèi)板增加凸點示意圖

5 結(jié)語

多點共極傀儡式單面點焊在公司多個車型門蓋生產(chǎn)中進(jìn)行了實際應(yīng)用，相對于傳統(tǒng)的傀儡焊，夾具結(jié)構(gòu)更加簡單，車門外觀質(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。