螺母座焊接專用凸焊電極的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張磊，劉警，張莉，張誠，邵強(qiáng)，朱紅

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螺母座焊接專用凸焊電極的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張磊，劉警，張莉，張誠，邵強(qiáng)，朱紅

（陜西萬方汽車零部件有限公司，陜西 西安 710200）

凸焊技術(shù)在汽車制造業(yè)中應(yīng)用廣泛，凸焊電極的設(shè)計(jì)與制造是應(yīng)用于凸焊工藝的關(guān)鍵所在。文章結(jié)合工作實(shí)踐，介紹了螺母座焊接專用凸焊電極的一種新型方案，能夠提高產(chǎn)品加工效率，改善外觀，提高焊接質(zhì)量。

螺母座；凸焊電極；強(qiáng)力磁鐵；可調(diào)節(jié)支架

前言

凸焊工藝是在一工件的貼合面上預(yù)先加工出一個(gè)或多個(gè)凸起點(diǎn)，使其與另一工件表面相接觸，并通電加熱，利用焊件上的凸點(diǎn)，將電極壓力和焊接電流均勻地分布在同時(shí)焊接的凸點(diǎn)上，然后通過預(yù)壓、通電加熱和冷卻結(jié)晶3個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)焊接。在一個(gè)焊接循環(huán)內(nèi)可同時(shí)焊接多個(gè)焊點(diǎn)，生產(chǎn)效率高；由于電流集中，可以有效克服點(diǎn)焊時(shí)熔核偏移的缺點(diǎn)，凸焊點(diǎn)的位置精確，尺寸一致，各點(diǎn)的強(qiáng)度均勻。平板電極凸焊時(shí)，最大限度地減輕了另一個(gè)工件外露表面上的壓痕，電極磨損小，大大降低了電極的保養(yǎng)和維修費(fèi)用。

隨著汽車工業(yè)的不斷完善與發(fā)展高水平、高效率的生產(chǎn)工藝應(yīng)用而生，汽車工業(yè)尤其是車身制造中，凸焊工藝被廣泛得到應(yīng)用，以提高加工效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，滿足汽車大批量裝配生產(chǎn)的需求。要推廣應(yīng)用凸焊工藝，就必須解決受焊件、焊機(jī)及電極問題。通用的焊接螺母已有國家標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)廠家較多，工藝成熟，質(zhì)量可靠。而非標(biāo)零件需要考慮凸焊電極設(shè)計(jì)、制造是影響是否可以實(shí)現(xiàn)凸焊工藝的關(guān)鍵。

1 螺母座凸焊電極的設(shè)計(jì)要求

螺母座焊接于可調(diào)節(jié)孔類支架一側(cè)，產(chǎn)品用來解決螺栓連接形式，裝配位置狹小、扳手無法觸及的螺栓防轉(zhuǎn)。為了提高螺母座生產(chǎn)效率、改善外觀、提高焊接質(zhì)量，滿足大批量生產(chǎn)需求。根據(jù)螺母座的結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)非標(biāo)電極，經(jīng)過對螺母座的凸焊電極的多次設(shè)計(jì)改進(jìn)，探索出了一種新型結(jié)構(gòu)，達(dá)到了較好的效果，為此制作的凸焊非標(biāo)電極在我公司得到應(yīng)用。

凸焊電極在工作過程中承受著壓力和電流，工作相當(dāng)復(fù)雜，需要完成施壓、通電、焊接。凸焊中參數(shù)的確定也直接影響著凸焊質(zhì)量，針對不同的電極結(jié)構(gòu)對應(yīng)著不同的凸焊參數(shù)。所以說凸焊電極的設(shè)計(jì)首先就要考慮參數(shù)的影響；其次考慮電極材料、結(jié)構(gòu)方式、工作表面以及散熱的影響；最后要考慮凸焊零件的位置關(guān)系等。

由于螺母座的特殊性，其相對于被焊件條孔前后及中心有位置度要求；焊接成品四點(diǎn)完全融合，牢固、可靠；螺母座兩側(cè)無變形。

綜上所述，設(shè)計(jì)中要考慮的要點(diǎn)：

（1）螺母座上電極采用絕緣定位銷控制其前后位置，兩側(cè)采用絕緣定位板控制其中心位置；

（2）螺母座下電極必須要有絕緣的定位銷，以確保被焊件定位；

（3）定位銷必須絕緣且要耐高溫，耐磨損，便于更換等。

2 螺母座的凸焊原理

螺母座（圖1）的凸焊工藝是采用電阻焊接，將螺母座定位于上電極，零件定位在下電極，然后選擇合適的焊接參數(shù)，通過對螺母座施壓通電焊接，將螺母座的四個(gè)焊點(diǎn)與被焊件融合，達(dá)到良好的焊接效果。要保證螺母座的四個(gè)焊點(diǎn)受到的壓力均勻，這樣凸焊的電流密度也分布均衡。所以必須保證上下電極工作的表面相互平行，以免產(chǎn)生“偏壓”現(xiàn)象，影響焊接接頭的強(qiáng)度和兩端熔合。

圖1

3 凸焊螺母座電極設(shè)計(jì)和工作原理

圖2

3.1 螺母座電極結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

焊接螺母座凸焊專用電極（圖2）中，1-M型上電極，2-上電極絕緣銷，3-下電極螺母，4-下電極絕緣銷，5-尼龍固定塊組成。1,2,5共組成上電極，1-M型上電極結(jié)構(gòu)：包括冷卻水循環(huán)孔、強(qiáng)力磁鐵口、固定螺母座定位孔；2-上電極絕緣銷裝在其中一個(gè)孔中；5-尼龍固定塊組成是為了使螺母座兩則與M型上電極表面絕緣。凸焊螺母座時(shí)，螺母座就可以直接固定在上電極上。3,4共組成下電極，3-下電極螺母，其兩孔用于安裝4-下電極絕緣銷，起到定位零件的作用。

3.2 螺母座電極工作原理

1-M型上電極（圖3）是左右和前后對稱結(jié)構(gòu)，這樣有利于電流分布均勻；上電極上裝有強(qiáng)力磁鐵，為了將螺母座固定在上電極上面；圖3中的2個(gè)圓孔可以互換使用，使用其中一個(gè)孔裝絕緣定位銷（定位螺母座）；U型槽的主要作用是防止在凸焊壓力過程中螺母座的開檔尺寸變大，如果螺母座的開檔尺寸變大就失去了螺母座的作用。U型槽的兩則裝有尼龍材料，作用是防止在凸焊過程中螺母座的兩側(cè)表面損傷。

圖3

3-下電極螺母（圖4），表面兩個(gè)圓孔裝有絕緣的定位銷，用來定位零件上的長條孔。

圖4

4 結(jié)論

通過對螺母座凸焊電極結(jié)構(gòu)的不斷試驗(yàn)、改進(jìn)，生產(chǎn)驗(yàn)證，最終我們確定了這種新型結(jié)構(gòu)，這種螺母座凸焊電極，滿足了我公司零件大批量生產(chǎn)和種類繁多的生產(chǎn)需求，將螺母座焊接工藝改進(jìn)為凸焊焊接，在我公司的踏板支架類產(chǎn)品中被廣泛應(yīng)用，提高了產(chǎn)品加工效率、改善焊接質(zhì)量，降低制造成本。

[1] 電阻焊分會.電阻焊理論與實(shí)踐[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.

[2] 趙熹華.壓力焊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

[3] 叢曰海.車身安裝套凸焊電極改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].客車技術(shù),2010.

Design and application of convex welding electrode for nut holder welding

Zhang Lei, Liu Jing, Zhang Li, Zhang Cheng, Shao Qiang, Zhu Hong

（ShaanXi WanFang Auto Parts Co., LtD, Shaanxi Xi'an 710200）

convex welding technology is widely used in automobile manufacturing industry, and the design and manufacture of convex welding electrode is the key to the application of convex welding technology. Based on the work practice, this paper introduces a new type of special welding electrode for nut seat welding, which can improve the processing efficiency, appearance and welding quality.

Nut holder; Convex welding electrode; Design application; CLC number

B

1671-7988(2018)18-231-02

TG40

B

1671-7988(2018)18-231-02

CLC NO.:TG40

張磊，就職于陜西萬方汽車零部件有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.079