[发明专利]基于逆变电阻焊与交流伺服直驱冲压板材的复合连接装置

说明书

技术领域

本发明属于汽车用板材连接技术领域，特别涉及基于逆变电阻焊与交流伺服直驱冲压板材的复合连接装置。

背景技术

随着汽车产业的不断发展，对于汽车的节能、减排提出了越来越高的要求。实际运行证明，汽车自重每降低11%，则油耗可降低8～11%，二氧化碳的排放量亦随之下降4%。因此，轻量化已成为现代汽车发展的重要方向。

汽车轻量化与轻量化材料的应用密切相关，汽车轻量化材料包括钢板、铝合金、工程塑料和镁合金这四大类材料。目前，板材的连接方式主要有点焊、电阻焊、气体保护焊和冲压连接四类。由于铝及铝合金的属性决定了在成形和连接上存在一些不可避免的缺点，铝合金电阻点焊技术存在诸如电极磨损较快、寿命低、飞溅较大、焊点表面成型差及点焊接头质量不稳定等问题，目前仍未完全解决。铝合金电阻点焊主要存在电极烧损及寿命问题。此外铝及铝合金不宜进行熔化焊，通常采用惰性气体焊接。惰性气体保护焊MIG焊接速度快，质量一般，飞溅较大。空气中的惰性气体的含量较少，提取成本高。冲压连接包括锁铆连接和无铆连接两种形式。锁铆连接是指铆钉在外力作用下，通过穿透第一层材料和中间层材料，并在底层材料中进行流动和延展，形成一个相互镶嵌的塑性变形的铆钉连接过程。无铆钉连接是在专用的无铆连接模具在外力的作用下，迫使被连接的材料组合在连接点处产生材料流动，形成一个相互镶嵌的塑性变形连接过程。与传统工艺相比可减少了加工工序，生产效率高。但是目前锁铆设备和无铆设备主要是采用气压驱动和液压驱动。气压驱动具有结构复杂、造价高和噪声大等缺点；液压驱动时，油液受温度的影响或油液中混入空气会影响系统工作的可靠性，发生故障时不易排除；并且对于高强度钢板与高强度钢板之间的连接比较困难。

因此，为了进一步改善板料的锁铆连接和无铆连接的连接强度和接头链接质量，提出了基于逆变电阻焊与交流伺服直驱冲压板材的复合连接装置，利用逆变电阻焊原理，将板料在连接前进行预热，预热后的板料再进行锁铆连接和无铆连接。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供基于逆变电阻焊与交流伺服直驱冲压板材的复合连接装置，实现高强度钢板与高强度钢板或其它金属材料的连接，或者多层板材的连接，具有设备成形力低、设备运行平稳和连接强度高等优点。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

基于逆变电阻焊与交流伺服直驱冲压板材的复合连接装置，包括电源和并排设置的固定在机架3上的对被连接件的加热结构和冲压机构；

所述的加热结构包括第一伺服电机1，第一伺服电机1的输出轴与第一丝杠4相连，第一螺母5连接在第一丝杠4上，第一螺母套7和第一螺母5固定；第一导柱6连接在第一法兰2上，第一螺母5沿第一导柱6滑动，第一伺服电机1经第一法兰2固定在机架3上；第一电极平板8连接在第一螺母套7上，上电极9连接在第一电极平板8的前端；第二电极平板11固定在机架3上，下电极10连接在第二电极平板11的前端；上电极9和下电极10同轴；硬链接铜排23一端固定在机架3上，另一端与第二电极平板11相连接；软连接铜皮22一端固定在机架3上，另一端与第一电极平板8相连接；

所述的冲压机构包括第二伺服电机12，第二伺服电机12的输出轴直接与减速器13的输入轴相连，减速器13的输出轴与第二丝杠15相连，第二螺母16连接在第二丝杠15上，第二螺母套17固定连接在第二螺母16上，第二螺母套17一端固定在滑块20上，滑块20沿导轨21滑动，导轨21固定在机架3上，冲头18连接在第二螺母套17上；下模具19经下模架固定在机架3上；

所述电源由逆变电阻焊电源和伺服电机电源组成，从电网输入的三相交流电经整流和滤波之后分为两路，一路为逆变电阻焊电源，一路为伺服电机电源；逆变电阻焊电源向加热结构供电，伺服电机电源向伺服电机供电。

所述复合连接装置的板材连接流程为：对被连接件的加热是指通电之前先利用电极平板向板材加压，建立接触与导电通路，保持电阻稳定，再利用电极平板向板材通电，基于脉宽调制（PWM）方法调节焊接电流，控制电流的上升速度，控制加热温度，通过加热以增加板材的塑性，降低板材压力连接时的变形抗力；当达到被连接板材的变形温度或达到其中一种板材的变形温度时停止通电，否则继续加热；断电后将板料加热后的区域移动至冲头位置进行冲压；对被连接件的冲压是指从冲头接触到板料被加热后的区域开始，直至材料完全充满下模具，形成冲压圆点。