王艷君

（天津機電職業(yè)技術(shù)學院，天津 300350）

0 引言

隨著國內(nèi)共享單車行業(yè)井噴式的發(fā)展，作為傳統(tǒng)行業(yè)的自行車制造業(yè)長期產(chǎn)能保持平穩(wěn)，面對突如其來的巨大訂單，急需迅速擴大產(chǎn)能以滿足市場需要。在自行車制造業(yè)中絕大多數(shù)部件已實現(xiàn)高效、自動化生產(chǎn)，然而自行車輪輞內(nèi)圈焊接長期以來一直依靠手工使用通用縫焊機焊接，由焊接位置和空間所限，導(dǎo)致焊接效率和合格率難以提高。

鋼制輪輞專用縫焊機能夠有效實現(xiàn)鋼制自行車輪輞的自動裝夾、自動焊接一次完成，無需人工參與，焊接時間由原來的單件4 min提高至單件20 s，焊接合格率由手工焊接的70%提高至99%。該設(shè)備可人工上下料，大幅提高傳統(tǒng)加工效率，也可配合工業(yè)機器人，融入自動化生產(chǎn)線，實現(xiàn)全自動無人焊接。

該專用設(shè)備焊接產(chǎn)品為鋼制輪輞內(nèi)圈，焊接工件如圖1所示。要求將雙側(cè)外圈翻邊牢固焊接于輪輞內(nèi)側(cè)，此處焊接空間狹小且位于輪輞內(nèi)部，對焊縫要求質(zhì)量高。傳統(tǒng)工藝中由操作者使用通用縫焊機手工焊接。焊接時操作者視角局限，且焊接空間不足，導(dǎo)致焊接效率低下且合格率低，難以適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)。

1 自動焊接機構(gòu)設(shè)計

現(xiàn)階段對于鋼制輪輞的焊接主要采用通用標準縫焊機手工縫焊，這種焊接手段主要有2個缺點。

（1）輪輞焊接角度與輪輞徑向不重合，而是成一定角度，焊接過程中在電機滾動時會產(chǎn)生軸向力，影響輪輞進給，在實際加工過程中必須人工輔助控制。

（2）輪輞雙側(cè)焊接分2次進行，焊接電流、壓力等難以保持一致，雙側(cè)焊縫質(zhì)量低，合格率60%以下，且焊接過程需區(qū)分正反面，兩次焊接，效率低。

本焊機通過對電極的重新布局設(shè)計，采用單邊雙縫焊接方法，焊接電極均位于輪輞外側(cè)，電極根據(jù)焊縫角度進行加工保證焊接壓力均勻。電極對稱分布，工作時軸向力互相抵消，不需要額外輔助運動機構(gòu)，傳統(tǒng)平穩(wěn)，焊縫質(zhì)量好。

圖1 待焊鋼制輪輞

正負電極位于輪輞外側(cè)，工作時電流依次通過焊縫1到導(dǎo)電底座再到焊縫2回到電極，2個側(cè)焊縫的電流與壓力保持一致，焊接質(zhì)量高，一致性好。

2 焊接機構(gòu)工作原理

對電極形狀進行重新加工，使電極與導(dǎo)電座的角度與焊縫實際焊接角度一致，保證焊接壓力均勻。并對電極進行重新布局，采用單邊雙縫結(jié)構(gòu)進行焊接，保證了同一輪輞雙側(cè)焊縫焊接的電流，焊接壓力均相等，保證了輪輞焊接的一致性，提高焊接質(zhì)量，雙側(cè)焊縫同時焊接，焊接效率提升了一倍。

由于電極雙側(cè)布局，有效的抵消了加工過程中產(chǎn)生的軸向力，消除了運動過程中的軸向位移，提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，使焊接過程更加平穩(wěn)可控，提高了焊接的質(zhì)量和精度。電極A，B與導(dǎo)電輪按照焊縫角度進行制作，保證焊接壓力均衡。由于電極A，B之間距離較近，為防止放電或短路，電極A，B之間需填充環(huán)氧玻璃布層壓板為絕緣體。其中托輥可上下移動，焊接過程中，待焊輪輞通過托輥固定于銅制導(dǎo)電輪上，電極下移進行焊接，輪輞旋轉(zhuǎn)動力由導(dǎo)電輪提供，電極A，B從動，輪輞旋轉(zhuǎn)一周后完成焊接，電極自動抬升，托輥松開，可配合生產(chǎn)線設(shè)備，進行，自動或人工上下料。

3 結(jié)論

輪輞專用焊接電極與單面雙縫布局設(shè)計極大的提高了輪輞焊接的效率和合格率。通過使用專用輪輞焊接電極，保證焊接壓力垂直于焊縫，雙側(cè)對稱電極，抵消焊接過程中軸向力，消除傳統(tǒng)通用焊機焊接輪輞過程中的軸向位移，主動導(dǎo)電輪配合從動電極可實現(xiàn)全過程自動焊接，無需輔助。

使用鋼制輪輞專用縫焊機焊接輪輞，較使用通用縫焊機焊接，焊接效率提高70%，焊接合格率由60%提高至97%，勞動強度大大降低，可配合其他環(huán)節(jié)，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。