專利名稱：一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接方法以及使用該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接技術(shù)，具體涉及一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接方法以及使用該方法的裝置。
背景技術(shù)：
如圖1所示，為汽車制動(dòng)器齒輪圈的結(jié)構(gòu)示意圖，齒輪圈包括齒圈101及蓋盤102， 把齒圈101與蓋盤102焊接起來，就成為成品的齒輪圈。目前，汽車制動(dòng)器齒輪圈的焊接方法，主要是雙焊槍自動(dòng)MIG/MAG焊接方式，雙焊槍的焊嘴對(duì)稱地固定在齒輪圈的焊接處(焊縫103)，即兩焊槍的焊嘴與齒輪圈的圓心位于同一直線上，然后利用定位模板、頂升氣缸、 轉(zhuǎn)角氣缸、伺服電機(jī)，對(duì)齒輪圈進(jìn)行位置升降及旋轉(zhuǎn)，完成焊接。采用現(xiàn)有的焊接方式，齒輪圈焊接后往往會(huì)出現(xiàn)焊縫位置有偏差、焊角高度不均勻、焊接效率低等問題，更為嚴(yán)重的是焊后齒輪圈變形大，平面度超過0. 3mm，需進(jìn)行二次加工，給后面的工序帶來很大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供了一種焊縫均勻、焊角高度均勻、焊接效率高的汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接方法。本發(fā)明的目的之二在于提供了一種焊縫均勻、焊角高度均勻、焊接效率高的汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接裝置。為了達(dá)到上述目的之一，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接方法，包括以下步驟
B)轉(zhuǎn)角氣缸壓緊齒輪圈；
C)定位模板通過頂升氣缸上升至焊接位置，三焊槍同時(shí)在齒輪圈的焊縫處焊接，三焊槍在焊接的同時(shí)，齒輪圈通過伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，所述三焊槍的焊嘴與齒輪圈的圓心的連線互成120° ；
D)三處焊縫焊接完畢；
E)轉(zhuǎn)角氣缸松開，定位模板下降至起始位置。作為優(yōu)化選擇，步驟B)中，所述轉(zhuǎn)角氣缸的數(shù)量為三，三個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸同時(shí)壓緊齒輪圈，所述三個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸與齒輪圈的圓心的連線互成120°。作為優(yōu)化選擇，步驟D)與步驟E)之間還有以下步驟 dl)定位模板下降至旋轉(zhuǎn)位置，齒輪圈通過伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)60° ；
d2)定位模板上升至焊接位置，三焊槍同時(shí)在齒輪圈的焊縫處焊接，三焊槍在焊接的同時(shí)，齒輪圈通過伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)； d3)另三處焊縫焊接完畢；
步驟E)中還有以下步驟伺服電機(jī)回轉(zhuǎn)到初始位置。作為優(yōu)化選擇，步驟C)中，所述齒輪圈通過伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角度為12.8°， 以控制焊縫長(zhǎng)度。為了達(dá)到上述目的之二，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種使用上述目的之一的焊接方法所采用的焊接裝置，包括機(jī)架、定位模板、焊槍、轉(zhuǎn)角氣缸、頂升氣缸、伺服電機(jī)以及PLC控制電路，所述PLC控制電路分別與焊槍、轉(zhuǎn)角氣缸、 頂升氣缸、伺服電機(jī)電性連接，所述焊槍的數(shù)量為三，三焊槍的焊嘴與放置于定位模板上的汽車制動(dòng)器齒輪圈的圓心的連線互成120°。作為優(yōu)化選擇，所述轉(zhuǎn)角氣缸的數(shù)量為三，所述三個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸與齒輪圈的圓心的連線互成120°。作為優(yōu)化選擇，所述伺服電機(jī)分別與定位模板、轉(zhuǎn)角氣缸機(jī)械傳動(dòng)連接，所述轉(zhuǎn)角氣缸安裝于定位模板上。作為優(yōu)化選擇，該焊接裝置還包括分割器、工位轉(zhuǎn)盤，所述PLC控制電路與分割器電性連接，所述分割器與工位轉(zhuǎn)盤機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述工位轉(zhuǎn)盤上開設(shè)有定位孔，所述定位模板安裝于工位轉(zhuǎn)盤的下方，定位模板的大小與定位孔的大小相匹配。作為優(yōu)化選擇，所述定位孔的數(shù)量為四，均勻且對(duì)稱分布于工位轉(zhuǎn)盤上。作為優(yōu)化選擇，所述工位轉(zhuǎn)盤的中部安裝有擋弧光板。作為優(yōu)選，焊槍的上方設(shè)置有廢氣抽排裝置。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，齒輪圈的夾緊定位采用三個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸3點(diǎn)均布?jí)壕o，防止焊接變形；焊接采用三把MIG/MAG焊槍同時(shí)焊接，焊縫對(duì)稱均勻，可抵消因焊接不對(duì)稱和焊接先后產(chǎn)生的變形，焊接速度和焊縫長(zhǎng)度由伺服電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；采用頂升氣缸控制定位模板的升降，由PLC控制電路控制頂升位置，包括焊接位置、旋轉(zhuǎn)位置、起始位置，確保焊接和轉(zhuǎn)換的連續(xù)性，焊接順序合理，節(jié)省時(shí)間，提高效率。采用設(shè)有四個(gè)定位孔的工位轉(zhuǎn)盤進(jìn)行上下料，分割器控制工位轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，定位模板對(duì)定位孔上的齒輪圈的位置進(jìn)行定位，具有定位準(zhǔn)確的效果；焊接進(jìn)行中的齒輪圈在上下料的定位孔的對(duì)面，工位轉(zhuǎn)盤的中部安裝有擋弧光板，有效防止灼傷人眼。


圖1為汽車制動(dòng)器齒輪圈的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接方法流程圖3為本發(fā)明實(shí)施例的一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖4為圖2的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖5為焊縫處縱向殘余應(yīng)力分布圖6為現(xiàn)有技術(shù)的雙焊槍焊接時(shí)的徑向應(yīng)力分布圖7為現(xiàn)有技術(shù)的雙焊槍焊接時(shí)的切向應(yīng)力分布圖8為本發(fā)明實(shí)施例焊接時(shí)的徑向應(yīng)力分布圖9為本發(fā)明實(shí)施例焊接時(shí)的切向應(yīng)力分布圖。
具體實(shí)施例方式如圖2所示，一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接方法，包括以下步驟
A)人工上下料，把汽車制動(dòng)器齒輪圈(包括齒圈及蓋盤)放置于工位轉(zhuǎn)盤的相應(yīng)的定位孔上，工位轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)齒輪圈旋轉(zhuǎn)至焊接工位，此時(shí)，定位模板處于起始位置，定位模板位于定位孔的正下方，也就是位于焊槍的正下方，而且定位模板的大小與定位孔的大小相匹配，即定位模板可穿過定位孔；
B)定位模板通過頂升氣缸上升至旋轉(zhuǎn)位置，此時(shí)，齒輪圈也位于定位模板上，齒輪圈在定位模板的帶動(dòng)下，一同上升至旋轉(zhuǎn)位置；此時(shí)，安裝在定位模板上的三個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸同時(shí)壓緊齒輪圈，所述三個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸與齒輪圈的圓心的連線互成120° ；
C)定位模板通過頂升氣缸上升至焊接位置，三焊槍同時(shí)在齒輪圈的焊縫處焊接，三焊槍在焊接的同時(shí)，齒輪圈通過伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為12.8°，以控制焊縫長(zhǎng)度，所述三焊槍的焊嘴與齒輪圈的圓心的連線互成120° ；
D)三處焊縫焊接完畢；
dl)定位模板下降至旋轉(zhuǎn)位置，齒輪圈通過伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)60°，所述伺服電機(jī)分別與定位模板、三個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸機(jī)械傳動(dòng)連接，所述伺服電機(jī)的數(shù)量為一；
d2)定位模板上升至焊接位置，三焊槍同時(shí)在齒輪圈的焊縫處焊接，三焊槍在焊接的同時(shí)，齒輪圈通過伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)12. 8° ； d3)另三處焊縫焊接完畢；
E)三轉(zhuǎn)角氣缸同時(shí)松開并與定位模板下降至起始位置，伺服電機(jī)也回轉(zhuǎn)到初始位置；
F)再重復(fù)步驟A)至E)。如圖3和圖4所示，一種使用了上述焊接方法的焊接裝置，包括機(jī)架1、定位模板 4、焊槍2、轉(zhuǎn)角氣缸6、頂升氣缸8、伺服電機(jī)7、分割器10、工位轉(zhuǎn)盤5以及PLC控制電路。 所述定位模板4安裝于工位轉(zhuǎn)盤5下方，所述定位模板4的數(shù)量為一。所述焊槍2為MIG/ MAG焊槍。所述工位轉(zhuǎn)盤5上開設(shè)有定位孔11，所述定位孔11的數(shù)量為四個(gè)，均勻且對(duì)稱地分布于工位轉(zhuǎn)盤5上，而且，定位模板4的大小與定位孔11的大小相匹配，即定位模板4 可以穿過定位孔11，以使原處于定位孔11上的齒輪圈3可被上升的定位模板4承托起來。定位模板4、焊槍2、轉(zhuǎn)角氣缸6、頂升氣缸8、伺服電機(jī)7、分割器10、工位轉(zhuǎn)盤5以及PLC控制電路都安裝在機(jī)架1上。所述PLC控制電路分別與焊槍2、轉(zhuǎn)角氣缸6、頂升氣缸8、伺服電機(jī)7、分割器10 電性連接。所述PLC控制電路，用于啟動(dòng)焊槍2，進(jìn)行焊接工作；用于控制頂升氣缸8的頂升或下降動(dòng)作，包括三位置的定位操作，分別是起始位置、旋轉(zhuǎn)位置以及焊接位置；用于控制伺服電機(jī)7的轉(zhuǎn)速以及旋轉(zhuǎn)角度；用于控制分割器10的間歇運(yùn)動(dòng)。所述焊槍2的數(shù)量為三，三焊槍2的焊嘴與位于定位模板4上的汽車制動(dòng)器齒輪圈3的圓心的連線互成120°，即三焊槍2在焊接時(shí)，三焊接點(diǎn)與齒輪圈3的圓心的連線互成 120° 。所述轉(zhuǎn)角氣缸6的數(shù)量為三，所述三個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸6與齒輪圈3的圓心的連線互成120°，即轉(zhuǎn)角氣缸6在壓緊齒輪圈3時(shí)，三個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸6與齒輪圈3的壓點(diǎn)，與齒輪圈3的圓心的連線互成120°。所述分割器10與工位轉(zhuǎn)盤5機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)連接，具體為，分割器10可以通過齒輪組、 軸承等帶動(dòng)工位轉(zhuǎn)盤5轉(zhuǎn)動(dòng)，即工位轉(zhuǎn)盤5可以通過分割器10實(shí)現(xiàn)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，分割器10對(duì)工位轉(zhuǎn)盤5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制，達(dá)到對(duì)定位孔11上的齒輪圈3精確定位的目的，即工位轉(zhuǎn)盤5 旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)齒輪圈3轉(zhuǎn)動(dòng)至焊接工位，所述焊接工位是指齒輪圈3位于焊槍2的正下方的位置。所述伺服電機(jī)7分別與定位模板4、轉(zhuǎn)角氣缸6機(jī)械傳動(dòng)連接，具體為，伺服電機(jī)7 可以通過主同步帶輪、同步帶、從同步帶輪、連接軸承等帶動(dòng)轉(zhuǎn)角氣缸6即定位模板4工作， 以控制轉(zhuǎn)角氣缸6的角速度以及轉(zhuǎn)動(dòng)角度，實(shí)現(xiàn)焊接速度、焊縫長(zhǎng)度的控制，且伺服電機(jī)7 可以同時(shí)帶動(dòng)定位模板4 一同旋轉(zhuǎn)(例如，旋轉(zhuǎn)60° )。所述頂升氣缸8也與定位模板4機(jī)械傳動(dòng)連接，即定位模板4可以通過頂升氣缸 8上升或下降。所述轉(zhuǎn)角氣缸6安裝在定位模板4上，當(dāng)定位模板4上升并承托起齒輪圈3 時(shí)，轉(zhuǎn)角氣缸6可以實(shí)現(xiàn)壓緊齒輪圈3的功能。為了防止焊接時(shí)的強(qiáng)光灼傷人眼，所述工位轉(zhuǎn)盤5的中部安裝有擋弧光板。為了提高工作環(huán)境的空氣質(zhì)量，焊槍2的上方設(shè)置有廢氣抽排裝置9?，F(xiàn)結(jié)合圖5-9，與現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，詳述本實(shí)施例的突出效果。如圖5所示，焊槍在對(duì)齒輪圈進(jìn)行焊接時(shí)，齒輪圈焊縫處的縱向殘余應(yīng)力分布圖，坐標(biāo)系的上半部表示為拉應(yīng)力101，坐標(biāo)系的下半部表示為壓應(yīng)力102。如圖6和圖7所示，現(xiàn)有技術(shù)的雙焊槍焊接時(shí)，二焊接點(diǎn)A1、A2的受力情況為，二點(diǎn)焊接的徑向應(yīng)力0rl=0r2=0r，二點(diǎn)焊接的徑向應(yīng)力圓心合力為Σ oro=2or;二點(diǎn)焊接的切向應(yīng)力為σ θ 1=σ ’ θ 1=σ θ 2= σ ' θ 2，二點(diǎn)焊接的切向應(yīng)力的峰值處103的峰值為 σ θ max=2 σ θ I0如圖8和圖9所示，本實(shí)施例的三焊槍焊接時(shí)，三焊接點(diǎn)Bi、Β2、Β3的受力情況為，三點(diǎn)焊接的徑向應(yīng)力or3=or4=or5=or，三點(diǎn)焊接的徑向應(yīng)力圓心合力Σ σ ro=
or ；三點(diǎn)焊接的切向應(yīng)力為σ Θ3=σ，θ 3= σ θ 4= σ，θ 4= σ θ 5= σ，θ 5，三點(diǎn)焊
接的切向應(yīng)力的峰值處104的峰值為σ θ max= ‘ J σ θ I0結(jié)論三點(diǎn)焊接的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力比二點(diǎn)焊接的徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力小，相應(yīng)產(chǎn)生的應(yīng)力變形也小；三點(diǎn)對(duì)稱壓緊焊接時(shí)，熱膨脹和冷收縮受三處自由度約束，齒輪圈焊后變形減少，即焊接齒輪圈時(shí)，約束點(diǎn)越多剛性越好，焊接后變形就越小。三處對(duì)稱壓緊焊接齒輪圈比二處壓緊焊后變形要小。通過上述分析，本實(shí)施例通過三個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸對(duì)稱地壓緊齒輪圈，三焊槍同時(shí)施焊， 間斷跳焊的形式一次完成齒圈與蓋盤的焊接，間斷跳焊過程中三個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸始終處于壓緊剛性固定狀態(tài)，促使焊接所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力合力一部分因?qū)ΨQ抵消降低；另一方面，在壓緊部位正好是內(nèi)應(yīng)力合力集中部位，由于壓緊剛性固定，能有效約束焊接熱膨脹和冷收縮帶來的齒輪圈變形。
因此，本實(shí)施例的焊接方法，可有效的控制焊接變形，再配合較佳的焊接電源和焊接參數(shù)，使焊后齒輪圈的蓋盤加工過端面，達(dá)到表面平面度才0. 2mm。此外，本實(shí)施例的工位轉(zhuǎn)盤只是能夠達(dá)到較好的自動(dòng)化效果，沒有工位轉(zhuǎn)盤，本實(shí)施例也能夠完成焊接工作。上述實(shí)施例只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式
的一種，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接方法，其特征在于，包括以下步驟A)汽車制動(dòng)器齒輪圈位于定位模板上，所述定位模板從起始位置通過頂升氣缸上升至旋轉(zhuǎn)位置；B)轉(zhuǎn)角氣缸壓緊齒輪圈；C)定位模板通過頂升氣缸上升至焊接位置，三焊槍同時(shí)在齒輪圈的焊縫處焊接，三焊槍在焊接的同時(shí)，齒輪圈通過伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，所述三焊槍的焊嘴與齒輪圈的圓心的連線互成 120° ；D)三處焊縫焊接完畢；E)轉(zhuǎn)角氣缸松開，定位模板下降至起始位置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接方法，其特征在于，步驟B)中，所述轉(zhuǎn)角氣缸的數(shù)量為三，三個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸同時(shí)壓緊齒輪圈，所述三個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸與齒輪圈的圓心的連線互成120°。
3.如權(quán)利要求1所述的一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接方法，其特征在于，步驟D)與步驟 E)之間還有以下步驟dl)定位模板下降至旋轉(zhuǎn)位置，齒輪圈通過伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)60° ；d2)定位模板上升至焊接位置，三焊槍同時(shí)在齒輪圈的焊縫處焊接，三焊槍在焊接的同時(shí)，齒輪圈通過伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)；d3)另三處焊縫焊接完畢；步驟E)中還有以下步驟伺服電機(jī)回轉(zhuǎn)到初始位置。
4.如權(quán)利要求1所述的一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接方法，其特征在于，步驟C)中，所述齒輪圈通過伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角度為12. 8°，以控制焊縫長(zhǎng)度。
5.一種使用如權(quán)利要求1所述焊接方法所采用的焊接裝置，包括機(jī)架、定位模板、焊槍、轉(zhuǎn)角氣缸、頂升氣缸、伺服電機(jī)以及PLC控制電路，所述PLC控制電路分別與焊槍、轉(zhuǎn)角氣缸、頂升氣缸、伺服電機(jī)電性連接，其特征在于，所述焊槍的數(shù)量為三，三焊槍的焊嘴與放置于定位模板上的汽車制動(dòng)器齒輪圈的圓心的連線互成120°。
6.如權(quán)利要求5所述的一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)角氣缸的數(shù)量為三，所述三個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸與齒輪圈的圓心的連線互成120°。
7.如權(quán)利要求5所述的一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接裝置，其特征在于，所述伺服電機(jī)分別與定位模板、轉(zhuǎn)角氣缸機(jī)械傳動(dòng)連接，所述轉(zhuǎn)角氣缸安裝于定位模板上。
8.如權(quán)利要求5所述的一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接裝置，其特征在于，還包括分割器、 工位轉(zhuǎn)盤，所述PLC控制電路與分割器電性連接，所述分割器與工位轉(zhuǎn)盤機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述工位轉(zhuǎn)盤上開設(shè)有定位孔，所述定位模板安裝于工位轉(zhuǎn)盤的下方，定位模板的大小與定位孔的大小相匹配。
9.如權(quán)利要求8所述的一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接裝置，其特征在于，所述定位孔的數(shù)量為四，均勻且對(duì)稱分布于工位轉(zhuǎn)盤上。
10.如權(quán)利要求8所述的一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接裝置，其特征在于，所述工位轉(zhuǎn)盤的中部安裝有擋弧光板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車制動(dòng)器齒輪圈焊接方法以及使用該方法的裝置，該裝置包括機(jī)架、定位模板、焊槍、轉(zhuǎn)角氣缸、頂升氣缸、伺服電機(jī)以及PLC控制電路，所述PLC控制電路分別與焊槍、轉(zhuǎn)角氣缸、頂升氣缸、伺服電機(jī)電性連接，所述焊槍的數(shù)量為三，三焊槍的焊嘴與放置于定位模板上的汽車制動(dòng)器齒輪圈的圓心的連線互成120°，所述轉(zhuǎn)角氣缸的數(shù)量為三，所述三個(gè)轉(zhuǎn)角氣缸與齒輪圈的圓心的連線互成120°。本發(fā)明具有焊縫均勻、焊角高度均勻、焊后變形小、焊接效率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K37/00GK102179658SQ201110048178
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者劉學(xué)明, 周之晨 申請(qǐng)人:深圳市駿騰發(fā)自動(dòng)焊接裝備股份有限公司