傀儡焊在焊裝夾具中的應用

摘 要：在主機廠焊接夾具的使用中，經常遇到部分焊點因工藝原因無法直接進行焊接，為了保證車身焊接質量，此時需要借助傀儡焊機構進行焊接。本文旨在通過傀儡焊結構進行闡述，并結合現場傀儡焊在車身夾具上的實際應用案例，分析傀儡焊在使用過程中遇到的問題，提出解決方案，指出其調試方法。

關鍵詞：夾具;傀儡焊;銅排

0 引言

隨著汽車工業的發展，車身質量越來越受到消費者的關注，為了保證車身焊接質量，特別是車身上不易焊接的焊點質量，主機廠采用各種方案對其焊接工藝進行優化，其中傀儡焊為主機廠常用的一種焊接方案，其解決了普通焊接工藝難以實現的問題。

1 傀儡焊簡介

傀儡焊是采用外部焊機焊鉗提供焊接電流，控制焊接參數，并通過銅排、空冷電纜傳遞電流至傀儡焊鉗，傀儡焊鉗壓緊鈑件形成回路，利用電流流過傀儡焊鉗電極及其鄰近區域產生的電阻熱進行焊接的方法，其原理等同于電阻點焊，只是二次回路較長，常用的冷卻方式為空冷。

2 傀儡焊結構形式

傀儡焊主要由外部焊機焊鉗，銅排，絕緣設備，空冷電纜，傀儡焊鉗組成。外部焊機焊鉗：主要提供焊接電流并控制焊接參數，其既可選用人工懸掛式焊機焊鉗，也可選用機器人一體化焊機焊鉗。因傀儡焊機構二級回路損耗較大，因此需選擇較大功率焊機，根據所焊接的鈑件的搭接層數、板厚及材質選擇合適的焊接電流，時間及壓力。銅排：銅排按照結構分為受壓銅排和傳導銅排，如圖1、2所示。受壓銅排的作用為承受外部焊鉗的電極壓力和傳遞電流，其材料一般選擇鉻鋯銅，傳導銅排主要作用是傳遞焊接電流，其材料通常選擇鉻鋯銅或紫銅。在二次回路中，兩組銅排之間必須保證絕緣，銅排連接通孔中采用絕緣襯套絕緣;兩組銅排之間使用絕緣墊片絕緣。受壓銅排及傳導銅排尺寸以滿足焊接需求為主，在圖1、2中，其受壓銅排與傳導銅排截面尺寸為20mm*50mm，一般傳導銅排的長度不超過1000mm。絕緣墊片（墊圈，襯套）：其主要保證二次回路中電流的有效傳遞，避免分流，分布位置如：兩組銅排之間，傀儡焊鉗電極與夾具之間等等。空冷電纜：空冷電纜一般有兩根，分別與受壓銅排和傳導銅排、傀儡焊鉗的上下電極相連接從而起到傳遞電流的作用。從減小能耗及成本方面考慮，空冷電纜長度應盡可能小，一般不超過800mm。傀儡焊鉗：傀儡焊鉗主要是通過氣缸提供壓力壓緊鈑金件，電流通過傀儡焊鉗和鈑件形成回路，在傀儡焊鉗電極的接觸面及其鄰近區域產生電阻熱進行焊接，從而形成合格的焊點。傀儡焊鉗一般有兩種形式，一種為常規焊鉗壓緊焊接，另一種為自制壓緊機構。

3 傀儡焊的應用場景及使用中出現的問題

從成本上來講，應盡量避免使用銅排傀儡焊的使用，特殊情況下可考慮采用傀儡焊焊接：（1）夾具結構復雜，焊接空間不足，焊接操作性，可視性較差的焊點位置。（2）自動化工位，所需定位焊點機器人無法滿足焊接的情況。（3）考慮安全因素人工無法直接焊接所虛焊點，需通過銅排引導至安全位置焊接的情況。（4）其他工藝上無法直接焊接或者焊接效果較差的情況。

傀儡焊在側圍，總拼，門蓋焊接夾具中都有較多應用。

圖1傀儡焊主要焊接側圍尾部流水槽部分，人工焊接，此處因鈑金件結構復雜，焊接空間較小，因此采用傀儡焊結構。動作順序為：人工放件完成，滑臺及二級反轉機構動作，傀儡焊鉗電極壓頭壓緊鈑金件，人工使用外部焊鉗焊接。圖2傀儡焊主要焊接側圍內板C柱上部，機器人焊接，因此處鈑金件結構復雜，夾具設計空間不足，機器人焊鉗進槍困難，因此采用傀儡焊結構。動作順序為：夾具夾緊鈑金件后，機器人焊鉗通過銅排傳導電流至傀儡焊鉗進行焊接，焊接完成后，滑臺移動，繼續通過傀儡焊焊接第二個焊點。圖1機構在使用中主要出現的問題有三個：一個是，空冷電纜經常受到磨損，經分析由于機構采用二級反轉結構，動作幅度較大，空冷電纜在使用過程中來回收縮幅度較大，會與夾具機構發生摩擦。解決方案為在夾具上制作空冷電纜支架，規劃其動作范圍，減小其與夾具摩擦。第二個問題為，在使用過程中，部分焊點出現焊接質量問題，經分析為此傀儡焊設計時使用一個氣缸帶動兩個上電極進行兩個焊點同時焊接的情況，在焊接時，兩個焊點處焊接壓力不均衡，總有一處焊點焊接壓力較小。最終解決辦法為優化結構，采取一個氣缸帶動一個傀儡焊鉗電極進行單焊點焊接。第三個問題為焊點扭曲，經分析由于鈑金件與夾具支撐面不貼合和電極帽磨損導致，解決方案為打磨修復調試支撐面和電極帽，特別嚴重的，對其進行更換。圖2機構在使用中主要問題是焊點扭曲的問題，經分析原因可能為電極帽磨損和電極對中性差，解決方案為電極帽進行檢查修復或更換、焊鉗上下電極調試。傀儡焊在使用過程中有時會出現虛焊和焊穿情況，這兩種情況和焊接電流，焊接壓力，工件與傀儡焊鉗配合都有關系。焊接電流過大，容易焊穿，需通過減小焊接電流和減少焊接時間來調節;焊接電流過小，容易虛焊，需通過延長焊接時間和增大焊接電流來調節;當傀儡焊鉗提供的壓力過小時，因鈑金件之間存在間隙，容易炸槍，此時應注意增加焊接壓力。

4 結語

在車身焊接夾具使用中，因焊接工藝情況，經常無法避免使用到傀儡焊的使用，它使得工人或機器人無法直接焊接的焊點得到了焊接的可能，因其顯著的優點，在以后的汽車焊接夾具應用中將扮演重要角色。

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作者簡介：郭金彪（1992-），男，陜西興平人，本科，助理工程師，研究方向：汽車傀儡焊夾具設計及調試過程研究。