專利名稱：液力變矩器總成焊接系統(tǒng)及其焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種焊接技術(shù)領(lǐng)域的焊接系統(tǒng)及其方法，特別是一種液力變矩器總成焊接系統(tǒng)及其焊接方法背景技術(shù)現(xiàn)有技術(shù)中，主要有用鎢極氬弧焊(TIG焊)焊定位，電子束焊接然后銑連接塊以保證總成焊以后連接塊的平面度的加工方式，也有采用TIG焊定位，利用混和氣體保護焊(MAG焊)焊接，再加連接塊銑的總成焊加工方法。TIG焊定位熱輸入小，變形小，如采用電子束環(huán)焊由于在在真空環(huán)境中進行焊接，焊接質(zhì)量高，外觀成形美觀。如采用MAG焊方式環(huán)焊則成本低廉。但是，盡管電子束焊的速度很高，但由于每次都要抽真空，所以總的焊接時間并不短，而且投資成本高。而常規(guī)的MAG環(huán)焊方式一般為雙槍模式，單槍焊接長度為180度，焊接距離長，焊接時，加熱區(qū)和非加熱區(qū)時間間隔長，不對稱均勻受熱嚴(yán)重，熱變形較大，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，而且只能環(huán)焊，方法單一，效率低。另外，無論是電子束焊還是采用MAG環(huán)焊的方式，都還需要一臺總成TIG焊定位設(shè)備，且環(huán)焊和連接塊銑都還需要通過物流進行周轉(zhuǎn)，所以總的來講，已有的加工方式工序多，生產(chǎn)效率低，初期投資成本高，而雙槍的MAG焊模式還存在產(chǎn)品質(zhì)量差的特點。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，發(fā)明名稱“一種對液力變矩器內(nèi)部間隙進行控制的焊接設(shè)備和方法”(專利號00115670.5)，該專利描述了利用伺服電機的力矩限制功能，在鎢極氬弧焊定位點焊工序控制液力變矩器內(nèi)部間隙的設(shè)備和方法，但總成焊主要的熱輸入則在后續(xù)的環(huán)焊工序，它是引起熱收縮變形的主要原因。由于該方法僅考慮了定位焊的熱收縮變形，因此對整個總成焊間隙控制并不適用。另，該專利技術(shù)僅進行了內(nèi)部間隙的控制描述，對焊接方法如何保證產(chǎn)品質(zhì)量的其它方面并未涉及。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種液力變矩器總成焊接系統(tǒng)及其焊接方法。本發(fā)明基于三槍MAG焊模式的一體化集成焊接方法，取代傳統(tǒng)的多工序分離模式，其模式相當(dāng)于“總成焊專機系統(tǒng)＝點焊+環(huán)焊-連接塊銑+高度檢測”，具有熱輸入的對稱性和均勻性，減少焊接變形，提高了生產(chǎn)效率等優(yōu)點。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明涉及的液力變矩器總成焊接系統(tǒng)，包括三把MAG焊槍、上伺服電機、下伺服電機、上氣爪、下氣爪、液力變矩器、支撐臺面，液力變矩器還包括罩輪、泵輪，泵輪置于罩輪上。罩輪的凸緣安裝于下氣爪內(nèi)，泵輪的凸緣安裝于上氣爪內(nèi)。液力變矩器置于支撐臺面上。上下氣爪與支撐臺面垂直。上氣爪、下氣爪必須同心設(shè)置，構(gòu)成夾緊裝置。下氣爪安裝于下伺服電機上方。
所述的三把MAG焊槍，在液力變矩器圓周方向按120度放置。
本發(fā)明在工作時，上伺服電機通過絲桿進行上下直線運動，上氣爪的夾持面與絲桿嚴(yán)格同軸線，下氣爪裝在下伺服電機上方，上下氣爪必須同心設(shè)置，構(gòu)成高精度夾緊裝置，罩輪的凸緣安裝在下氣爪內(nèi)，泵輪的凸緣安裝在上氣爪內(nèi)，液力變矩器放在支撐臺面上，臺面嚴(yán)格與上下氣爪的軸線垂直，與下氣爪相連的下伺服電機在焊接時主要起旋轉(zhuǎn)作用，通過位置控制模式精確控制總成焊接的角度和速度。
本發(fā)明涉及的液力變矩器總成焊接系統(tǒng)的焊接方法，具體包括如下步驟步驟一，建立本發(fā)明的液力變矩器總成焊接系統(tǒng)；步驟二，構(gòu)建點焊后直接即刻進行環(huán)焊的一體化集成；步驟三，對130度環(huán)焊實行分段焊接策略控制；步驟四，基于力矩限制實現(xiàn)液力變矩器的內(nèi)部間隙控制和高度的實時檢測。
步驟二中，所述的一體化集成，是指點焊環(huán)焊總成焊接工序一體化集成，即在液力變矩器總成焊接系統(tǒng)上直接完成所有的總成焊接工序，中間不需要經(jīng)過物流周轉(zhuǎn)。
所述的一體化集成，具體方法是將泵輪分總成與罩輪分總成裝配好以后，先三槍點焊，然后下伺服電機旋轉(zhuǎn)65度，三槍MAG環(huán)焊開始，同時下伺服電機反向旋轉(zhuǎn)130度，完成液力變矩器的總成焊接，整條焊縫在圓周方向上起弧點、點固點以及收弧點按60度均布(上把槍的起弧點與下把槍的收弧點基本重合)，保證了熱輸入和邊界約束的對稱和均勻性，其焊接速度由下伺服電機的旋轉(zhuǎn)速度決定。
步驟三中，所述的分段焊接策略，是指在三槍各130度環(huán)焊焊接過程中，在起弧段、中間焊接段以及收弧段分別采用不同的焊接策略。起弧段采用較高的起弧電流(160～180A)，為保證可靠起弧同時采用了較低的焊接速度(960～980mm/min)，同樣收弧段在搭接部分采用較低的收弧電流(80～100A)和較慢的焊接速度(900～920mm/min)，同時，為保證收弧時焊縫平滑和柔順的過渡，減緩電流的衰減速率(100～125A/s)，這樣較高的起弧電流防止了在起弧部分可能引起的焊漏，而較低但衰減速率較慢的收弧電流則保證了最后搭接部分焊縫的平滑和柔順過渡，焊縫成形美觀。而中間段在保證焊接質(zhì)量的前提下保持一個較快的焊接速度和較大的焊接規(guī)范(所述規(guī)范為焊接電流215～230A，焊接速度1050～1100mm/min)。
步驟四中，所述的內(nèi)部間隙控制和高度的實時檢測，是指焊接時，液力變矩器罩輪在下，泵輪在上，下氣爪夾緊罩輪后，上伺服電機先以位置控制模式下降，到接近泵輪凸緣時，上氣爪動作，夾緊后再放松，初步保證罩輪與泵輪在同一個軸線上。然后上伺服電機改以力矩控制方式繼續(xù)下壓到泵輪上表面直至力矩限制，電機停止。當(dāng)檢測高度不在所標(biāo)定的范圍以內(nèi)時，則進行超差報警。
其中，所述的高度的實時檢測，具體是焊接時，當(dāng)下氣爪夾緊罩輪后，上伺服電機開始下降，當(dāng)接近泵輪時電機停止并切換到力矩控制方式，繼續(xù)下壓到泵輪上表面直至力矩限制，在這個過程中系統(tǒng)通過編碼器進行實時位置計數(shù)，當(dāng)力矩限制時，如果檢測到的液力變矩器高度不在所標(biāo)定的范圍以內(nèi)，則進行超差報警，在焊接之前就對不合格品進行剔出，表明該產(chǎn)品可能某個零部件漏裝、加工尺寸超差或者裝配不當(dāng)?shù)取?br> 其中，所述的內(nèi)部間隙控制，具體是當(dāng)上伺服電機下壓到力矩限制時，如果高度在標(biāo)定的范圍以內(nèi)時，則電機以位置控制方式反向運動一段距離，這段距離1.6mm，電機停止。然后上氣爪夾緊泵輪，電機以位置控制方式帶動泵輪一起再向上運動一定的距離，為0.04～0.06mm，取決于焊接規(guī)范參數(shù)并可調(diào)。在此狀態(tài)下，由于總成點焊和環(huán)焊所產(chǎn)生的徑向收縮而軸向膨脹變形，從而控制了液力變矩器的內(nèi)部間隙。
與現(xiàn)技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點①三槍MAG焊間隔120均布模式，保證了熱輸入的對稱性和均勻性，以及相比現(xiàn)有技術(shù)MAG焊雙槍模式的加熱區(qū)和非加熱區(qū)間隔時間縮短，極大地減少了焊接變形，提高了產(chǎn)品的同軸度以及平面度等重要指標(biāo)。
②點焊和環(huán)焊一體化集成突破了原有的液力變炬器總成焊加工模式，節(jié)約了流程周轉(zhuǎn)時間，提高了生產(chǎn)效率，一臺液力變矩器總成焊接時間為25秒，總的工作時間只有45秒。
③同時分段焊接策略在滿足焊接效率的前提下，防止了起弧段焊漏同時又保證了搭接部分的平滑、柔順過渡和焊縫外觀成形美觀。
④利用上伺服電機的力矩限制功能，不但可以實現(xiàn)液力變矩器的內(nèi)部間隙控制，而且還可以實現(xiàn)高度實時檢測，防止漏裝、加工尺寸超差以及裝配不當(dāng)?shù)炔缓细癞a(chǎn)品進入下一道工序。
本發(fā)明產(chǎn)品的合格率基本達到99％以上。整個系統(tǒng)焊接效率高，減少了焊接變形，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時點焊環(huán)焊一體化集成使得液力變矩器的總成焊只需一臺設(shè)備，降低了成本，減少了物流周轉(zhuǎn)等中間環(huán)節(jié)，提高了生產(chǎn)節(jié)拍。在工藝角度還是從經(jīng)濟效益方面，本發(fā)明都有很大的推廣應(yīng)用價值。


圖1為實施例中三槍液力變炬器總成焊接示意圖。
圖2為實施例中三槍MAG焊130度環(huán)焊分段焊接策略示意圖。
其中上氣爪-2，上伺服電機-3，罩輪-41，泵輪-42，支撐臺面-5，下伺服電機-6，下氣爪-7，MAG焊槍一-11，MAG焊槍二-12，MAG焊槍三-13。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
步驟一，采用三槍MAG焊配合上下伺服電機建立液力變矩器總成焊接系統(tǒng)本實施例是在液力變矩器總成焊專機系統(tǒng)上實施。如圖1所示，本實施例以INTEL P4 2.4G處理器工控機為控制核心，運動控制卡PCI-8132及PCI-7256I/O接口卡等實現(xiàn)對上下伺服電機3、6以及焊接電源等的控制，三把MAG焊槍11、12和13按間隔120度均布，焊槍11、12和13與上電機3的軸線成45度角，平焊位置，上伺服電機3通過絲桿進行上下直線運動，上氣爪2的夾持面與絲桿嚴(yán)格同軸線，下氣爪7裝在下伺服電機6上方，上下氣爪2、7必須同心設(shè)置，構(gòu)成高精度夾緊裝置，液力變矩器的罩輪41的凸緣安裝在下氣爪7內(nèi)，液力變矩器的泵輪42的凸緣安裝在上氣爪2內(nèi)，臺面5嚴(yán)格與上下氣爪2、7的軸線垂直，與下氣爪7相連的下伺服電機6在焊接時主要起旋轉(zhuǎn)作用，通過位置控制模式精確控制總成焊接的角度和速度。
步驟二，構(gòu)建點焊后直接即刻進行環(huán)焊的一體化集成焊接時，液力變矩器罩輪41在下，泵輪42在上，下氣爪7夾緊罩輪41后，上伺服電機3先以位置控制模式下降，到接近泵輪42凸緣時，上氣爪2動作，夾緊后再放松，初步保證罩輪與泵輪在同一個軸線上。然后上伺服電機3改以力矩控制方式繼續(xù)下降壓緊液力變矩器并直至力矩限制，電機3停止。當(dāng)液力變矩器高度不在所標(biāo)定的范圍以內(nèi)時，則進行超差報警，而當(dāng)液力變矩器高度在所標(biāo)定的范圍以內(nèi)時，電機3首先以位置控制方式反向運動1.6mm后停止，然后上氣爪2夾緊泵輪42凸緣，電機3帶動泵輪42一起再次上升0.04mm。
步驟三，對130度環(huán)焊實行分段焊接策略控制上伺服電機3到位后，三把MAG槍11、12和13到位開始點焊，然后下伺服電機6旋轉(zhuǎn)65度并即刻進行三槍反向130度環(huán)焊，完成液力變矩器的總成焊接。
如圖2所示，在進行130度環(huán)焊時，分別起弧段、中間段及收弧段分別采用不同的焊接策略，保證對稱均勻的熱輸入和漂亮的外觀成形。
步驟四，基于力矩限制實現(xiàn)液力變矩器的內(nèi)部間隙控制和高度的實時檢測焊接時，液力變矩器罩輪41在下，泵輪42在上，下氣爪7夾緊罩輪41后，上伺服電機3先以位置控制模式下降，到接近泵輪42凸緣時，上氣爪2動作，夾緊后再放松，初步保證罩輪41與泵輪42在同一個軸線上。然后上伺服電機3改以力矩控制方式繼續(xù)下壓到泵輪42上表面直至力矩限制，電機停止。當(dāng)檢測高度不在所標(biāo)定的范圍以內(nèi)時，則進行超差報警。
本實施例實現(xiàn)了液力變矩器的高效、高精度和低成本的總成焊接，相比已有技術(shù)其效率和質(zhì)量都有顯著進步。整個產(chǎn)品的焊接時間為25秒，總的工作時間為45秒，效率為已有技術(shù)的2～3倍，焊后對各項指標(biāo)(如HUB口跳動，連接塊平面度、內(nèi)部間隙等)進行檢驗，產(chǎn)品的合格率達到99％以上。
權(quán)利要求
1.一種液力變矩器總成焊接系統(tǒng)，包括三把MAG焊槍、上伺服電機、下伺服電機、上氣爪、下氣爪、液力變矩器、支撐臺面，所述的液力變矩器還包括罩輪、泵輪，其特征在于，泵輪置于罩輪上，罩輪的凸緣安裝于下氣爪內(nèi)，泵輪的凸緣安裝于上氣爪內(nèi)，液力變矩器置于支撐臺面上，上下氣爪與支撐臺面垂直，上氣爪、下氣爪必須同心設(shè)置，構(gòu)成夾緊裝置，下氣爪安裝于下伺服電機上方。
2.如權(quán)利要求1所述的液力變矩器總成焊接系統(tǒng)，其特征是，所述的三把MAG焊槍在液力變矩器圓周方向按120度放置。
3.一種如權(quán)利要求1所述的液力變矩器總成焊接系統(tǒng)的焊接方法，其特征在于，具體包括如下步驟步驟一，建立液力變矩器總成焊接系統(tǒng)；步驟二，構(gòu)建點焊后直接即刻進行環(huán)焊的一體化集成；步驟三，對130度環(huán)焊實行分段焊接策略控制；步驟四，基于力矩限制實現(xiàn)液力變矩器的內(nèi)部間隙控制和高度的實時檢測。
4.如權(quán)利要求3所述的液力變矩器總成焊接系統(tǒng)的焊接方法，其特征是，步驟二中，所述的一體化集成，是指點焊環(huán)焊總成焊接工序一體化集成，在液力變矩器總成焊接系統(tǒng)上直接完成所有的總成焊接工序，中間不需要經(jīng)過物流周轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的液力變矩器總成焊接系統(tǒng)的焊接方法，其特征是，所述的一體化集成，具體方法是將泵輪分總成與罩輪分總成裝配好以后，先三槍點焊，然后下伺服電機旋轉(zhuǎn)65度，三槍MAG環(huán)焊開始，同時下伺服電機反向旋轉(zhuǎn)130度，完成液力變矩器的總成焊接，整條焊縫在圓周方向上起弧點、點固點以及收弧點按60度均布，保證了熱輸入和邊界約束的對稱和均勻性，其焊接速度由下伺服電機的旋轉(zhuǎn)速度決定。
6.如權(quán)利要求3所述的液力變矩器總成焊接系統(tǒng)的焊接方法，其特征是，步驟三中，所述的分段焊接策略，是指在三槍各130度環(huán)焊焊接過程中，在起弧段、中間焊接段以及收弧段分別采用不同的焊接策略起弧段采用較高起弧電流160A-180A，起弧時采用低焊接速度960mm/min-980mm/min，收弧段在搭接部分采用低收弧電流80A-100A和慢焊接速度900mm/min-920mm/min，同時減緩電流的衰減速率100A/s-125A/s，中間段保持焊接電流215A-230A，焊接速度1050mm/min-1100mm/min。
7.如權(quán)利要求3所述的液力變矩器總成焊接系統(tǒng)的焊接方法，其特征是，步驟四中，所述的內(nèi)部間隙控制和高度實時檢測，是指焊接時，液力變矩器罩輪在下，泵輪在上，下氣爪夾緊罩輪后，上伺服電機先以位置控制模式下降，到接近泵輪凸緣時，上氣爪動作，夾緊后再放松，初步保證罩輪與泵輪在同一個軸線上；然后上伺服電機改以力矩控制方式繼續(xù)下壓到泵輪上表面直至力矩限制，電機停止；當(dāng)檢測高度不在所標(biāo)定的范圍以內(nèi)時，則進行超差報警。
8.如權(quán)利要求7所述的液力變矩器總成焊接系統(tǒng)的焊接方法，其特征是，其中，所述的高度實時檢測，具體是焊接時，當(dāng)下氣爪夾緊罩輪后，上伺服電機開始下降，當(dāng)接近泵輪時電機停止并切換到力矩控制方式，繼續(xù)下壓到泵輪上表面直至力矩限制，在這個過程中系統(tǒng)通過編碼器進行實時位置計數(shù)，當(dāng)力矩限制時，如果檢測到的液力變矩器高度不在所標(biāo)定的范圍以內(nèi)，則進行超差報警，在焊接之前就對不合格品進行剔出。
9.如權(quán)利要求7所述的液力變矩器總成焊接系統(tǒng)的焊接方法，其特征是，其中，所述的內(nèi)部間隙控制，具體是上伺服電機下壓到力矩限制時，高度在標(biāo)定的范圍以內(nèi)，電機以位置控制方式反向運動，電機停止；然后上氣爪夾緊泵輪，電機以位置控制方式帶動泵輪一起再向上運動。
10.如權(quán)利要求9所述的液力變矩器總成焊接系統(tǒng)的焊接方法，其特征是，所述的所述的再向上運動，為0.04mm-0.06mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種焊接技術(shù)領(lǐng)域的一種液力變矩器總成焊接系統(tǒng)及其焊接方法。具體包括如下步驟步驟一，采用三槍MAG焊配合上下伺服電機建立液力變矩器總成焊接系統(tǒng)；步驟二，構(gòu)建點焊后直接即刻進行環(huán)焊的一體化集成；步驟三，對130度環(huán)焊實行分段焊接策略控制；步驟四，基于力矩限制實現(xiàn)液力變矩器的內(nèi)部間隙控制和高度的實時檢測。整個系統(tǒng)焊接效率高，減少了焊接變形，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時點焊環(huán)焊一體化集成使得液力變矩器的總成焊只需一臺設(shè)備，降低了成本，減少了物流周轉(zhuǎn)等中間環(huán)節(jié)，提高了生產(chǎn)節(jié)拍。在工藝角度還是從經(jīng)濟效益方面，本發(fā)明都有很大的推廣應(yīng)用價值。
文檔編號B23K9/32GK101092001SQ20071004422
公開日2007年12月26日 申請日期2007年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
發(fā)明者張軻, 金鑫, 胡應(yīng)存, 俞海良, 楊海瀾, 石忠賢 申請人:上海交通大學(xué)