U型件内侧焊接螺母专用电极的设计及应用

韩冰+张坤坤+陈文波

摘 要 凸焊工艺在我国众多企业得到了广泛的应用，焊接电极的设计、制造是影响能否应用好凸焊工艺的关键问题。文章探讨U型件内侧焊接螺母专用凸焊电极的改进设计和应用，进一步提高焊接质量和焊接生产效率。

关键词 U型件内侧；凸焊电极；设计及应用

中图分类号：TG43 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）02-0038-01

目前，凸焊工艺在我国众多企业得到了广泛的应用，焊接电极的设计、制造是影响能否应用好凸焊工艺的关键问题。焊接螺母的凸焊，是多个凸点的同时焊接，在螺母的下端面沿圆周均匀分布3-6个半径相同的凸点。焊接时，一般都是先将金属工件放到下电极上，再将焊接螺母放到金属工件上，然后接通凸焊机（或通用落地式点焊机）开关，在控制箱控制下，电磁气阀通电工作，将压缩空气导入焊机气缸上部，迫使活塞向下运动，使上下电极合紧，然后通电将凸焊点压溃并与板件融合而牢固地焊接在一起。目前，国内一些汽车厂家主要采用方螺母和T型螺母两种。随着人们对汽车外形的要求越来越高，汽车零部件造型随之变得更加复杂，经常会出现U型零件内侧需要焊接螺母，此种结构零件采用常规的凸焊电极生产效率低，焊接质量不稳定。如何在U型零件内侧焊接螺母高效、低成本的焊接生产，专用电极的设计、制造尤为关键。

1 常规使用的凸焊电极

汽车行业常规焊接螺母方法是正向焊接，凸焊焊接螺母与金属工件的工艺流程（图1）：

1）将金属工件对定位销孔放置在凸焊下电极上。

2）将焊接螺母穿进定位销上。

3）启动凸焊机进行压焊。

图1 正向焊接示意

此种电极结构只适用于开放型结构的零件，即直电极向下运动时可以直接压住螺母的零件，零件的定位销设计在下电极上。由此可见定位销精度是确保螺母焊接精度的主要保障，这就直接确定下电极的结构是相对较为复杂的，而上电极只需确保在焊接过程中不会影响下电极的定位销即可。此种电极结构已经在国内汽车行业成熟广泛应用。

2 U型零件内侧焊接螺母凸焊电极设计制造及改进

随着汽车车身结构的发展，越来越多的U型件内侧焊接螺母结构在国产汽车中也大量出现，而利用传统的凸焊电极形式已经无法实现U型零件内侧焊接螺母，不仅仅需要具有定位功能的下电极，还需适合零件结构的，并且满足螺母使用功能的上电极。针对此零件结构的特点，设计的上电极需要从以下4点来重点考虑。

1）零件的可达性，上电极要满足不同深度U型零件的凸焊位置。

2）足够的强度和刚度。

3）充分的冷却条件。

4）电极与工件间的接触电阻足够小。

根据以上四点最终设计制造了一种电极结构（图2），用来满足U型零件内侧焊接螺母的工艺要求。

1.上电极安装本体；2.电极帽；3.冷却水接头；

4.金属工件；5.焊接螺母；6.下电极

图2 新电极结构示意图

电极的使用方法为：将电极帽、冷却水接头装入上电极安装本体组成上电极组件，并通过紧固螺栓安装紧固在凸焊机A的上安装座B上，冷却水接头接入冷却循环水；下电极装入凸焊机A的下安装座C内。工作时，先将带有焊接工艺孔的U型金属工件放到下电极上，再将焊接螺母放到下电极的定位销上，然后启动焊接，上电极组件向下运动，使上下电极合紧，然后通电将焊接螺母的凸焊点与U型金属工件熔融，完成焊接。此焊接过程中，U型零件不会与各部件干涉而影响焊接，并且可根据焊接螺母规格，快速拆换电极，方便快捷。

3 总结

通过使用此电极方案有以下几点好处。

1）U型零件和普通平板件都可以使用此种电极结构焊接，通用性强，并且此种电极结构非常适合U型件内侧焊接螺母。

2）不同规格、种类的焊接螺母能够共用一个上电极组件，仅需更换上电极帽和下电极。上电极帽对焊接螺母起加压、通电作用，其选型由焊接螺母规格决定，上电极帽与上电级安装本体紧配合直接安装，拆换方便；下电极对工件和焊接螺母起定位作用，其选型由焊接螺母的螺纹规格所确定，下电极与电极座紧配合直接安装，拆换很方便。

3）电极磨损后只需要更换上电极帽，提高了电极的使用寿命，降低了生产成本。

4）上电极组件采用可通水结构，避免了上电极本体过热变形，同时通过对上电极帽的冷却，延长了上电极帽的使用寿命。

此电极尤其适合U型零件内侧焊接螺母，上、下电极更换维修方便，提高了电极的使用寿命， 提高了生产效率，降低了生产成本。使用此结构可实现产品多类型、焊接螺母多种类的焊接生产，具有通用性、拆换便捷、使用寿命长等优点，进而实现螺母凸焊焊接的大批量生产。

参考文献

[1]陈祝年.焊接工程师手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2]胡传炘.实用焊接手册[M].北京：北京工业大学出版社，2002.endprint