分离拨叉轴总成自动焊接装置设计

杨德玉，雷炜

（陕西法士特汽车传动集团公司，陕西宝鸡 722409）

0 前言

分离拨叉轴焊接总成是汽车变速器总成中的重要组成部分，其主要作用是拨动滑移齿轮，改变滑移齿轮在齿轮轴上的位置，实现不同速比的传动，从而实现变速器输出不同的转速。分离拨叉轴焊接总成的焊接质量直接决定变速器换挡的准确性、平顺性和安全性，因此，焊接质量非常关键。

1 现状分析

A公司的部分J75-1601022-X等系列分离拨叉轴焊接总成由某车间加工。以前的加工工序分以下五步:（1）两个人使用传统的普通直流电焊机点焊对角度 （万能分度头）;（2）自检;（3）手工堆焊;（4）检验焊点密度;（5）终检角度。

这种传统的加工方法有以下缺点:

（1）加工效率低下，加工一致性差，由于分离拨叉轴键槽和摇臂有角度要求，人工对角度点焊时角度一致性较差;焊接表面质量差。

（2）易出现错焊、漏焊。

（3）工作环境差，传统的直流焊机对人体伤害较大。

为了解决这些问题，决定设计制造自动焊机，实现一次装夹，一次完成的全自动加工。

2 焊接工艺要求

将拨叉套在拨叉轴上，拨叉轴上键槽与拨叉有60°夹角，偏差±3°，要求焊接牢固可靠，焊缝平整，焊缝不得存在未焊满、根部收缩、咬边和接头不良等缺陷，不得存在表面气孔、夹渣、裂纹和电弧擦伤等缺陷。

3 主要部件的选型

焊机选用NBC-200 CO2气体保护半自动焊机［1］，送丝机构采用NBC-350自动送丝装置，焊丝采用JQ.MG50-6 0.8mm CO2气体保护焊丝，使得焊接质量得到大幅提高。

控制部分选用步进传动装置，CNC可编程步进电机控制器可与步进电机驱动器、步进电机组成一个完善的步进电机控制系统［2］。选用步进电机可实现精确定位且低速转动平稳，能够达到焊接的工艺要求且比伺服系统控制成本低。选用85BYGH103步进电机，输出扭矩为2.1 N·m。控制部分采用CNC型步进电机控制器及其驱动器成套装置实现焊机全自动控制。

4 自动对角度机械机构设计

（1）机械动力部分选用85BYGH103步进电机，通过带动一对1∶1.5齿轮 （增大扭矩）驱动整体机构旋转，实现堆焊的主运动［3］。

（2）拨叉轴采用上下两套定位套 （根据不同的轴径可换）配合间隙0.1～0.15 mm，对拨叉轴径向准确定位 （保证同心安装，从而保证旋转平稳可靠），拨叉轴的圆周定位采用球面定位销 （拨叉轴轴向开有不同规格的键槽）通过弹簧力插入键槽实现准确定位 （球面销的插入力通过调整弹簧后面的螺钉完成，保证力量合适）。

（3）换挡摇臂定位采用锥形销:摇臂与拨叉轴之间角度的调整可通过松开鸡心爪，旋转摇臂对准刻度盘刻线完成对角度的调整 （精度±1°），后锁紧螺钉。

（4）调整好角度后，通过调整下顶尖高度来确定好焊接位置，保证焊点质量。

5 控制电路部分设计

CNC型可编程步进电机控制器可与85BYGH103步进电机驱动器、步进电机组成一个完善的步进电机控制系统。CNC型控制器有3个12 V输出信号，可用来控制继电器及电磁阀分别实现自动进枪、焊机走丝、自动工件顶出。达到一次装夹，一次完成的工序加工要求。

参数设置及控制器程序设计:

参数设定:Acc=3，dzcl0=360/400=0.900 0

程序清单:00 OUT 10001;输出1接通，可控制进枪

01 OUT 11001;输出2接通，可控制焊机走丝

02 DIR 00;初始方向为正向

03 SPEEd 3000;设定运行速度

04 G-LEN 370.0;设定角度为370度，旋转一周环焊

05 OUT 10001;输出2断开，焊机走丝停止

06 OUT 10101;输出3接通，工件顶出

07 OUT 00001;输出1断开，焊枪退

03 END;程序结束

6 使用效果及推广

自动焊机制作完成投入生产后，圆满地达到了设计及工艺要求。使用新自动焊机后的加工工序为:（1）调整工装 （自动焊机）;（2）自检角度;（3）终检。保证了焊接的一致性，大大提高焊接质量，加工一件分离拨叉轴焊接总成的时间由以前的8 min/件缩短为3 min/件。效率提高了60%左右。降低了劳动强度，大大改善了工作环境。经过半年多的使用，设备运行良好，达到了预期的目标。后根据该车间产品类型还设计制作了卧式自动环焊机。图4为改进后的工作现场。

【1】杨顺，刘新宇.二氧化碳气体保护焊实践初探［J］.中国科技博览，2012（6）:37.

【2】CNC可编程步进电机控制器说明书.

【3】闻邦椿.机械设计手册［M］.北京:机械工业出版社，2010.