动力锂电池盖帽焊接夹具设计

孙海燕，苗雅丽

（济源职业技术学院，河南济源459000）

动力锂电池盖帽焊接夹具设计

孙海燕，苗雅丽

（济源职业技术学院，河南济源459000）

针对动力锂电池盖帽的焊接设计了多工位夹具，由上料部分、压紧部分和下料部分组成。气缸为压块提供压紧动力，上料夹紧，实现激光焊接，下料实现手动和自动联动控制，能提高生产效率及稳定性。

电池盖帽；激光焊接；通用夹具

0 前言

激光焊接是一种精密焊接方式，影响焊接质量的主要因素除了激光器的种类选择和工艺探索以外，制约激光焊接进一步发展的是焊接夹具的研发，夹具的精确程度与激光焊接的质量高低紧密相关[1-4]。夹具的性能既影响生产率，又直接关系到产品的质量[5-6]。

动力电池盖帽作为动力电池的重要组成部分，其焊接质量的好坏直接影响动力电池的整体性能[7-8]。为提高加工效率及保证焊接质量的稳定性，设计了一种专用电池盖帽焊接夹具，能够保证较高的焊接效率和较好的焊接效果，且该夹具通用性强，一套夹具可焊接多种规格的动力电池盖帽。

1 焊接总体设计

1.1 焊接产品描述

所焊接产品由A、B两部分组成，A为铝、B为镍合金（可被磁铁吸附），如图1a所示。焊接方式为点焊，一共12个焊点，如图1b所示。需要将A和B连接在一起，承受12 kg以上的拉力。

a产品示意b焊点示意图1 焊接产品各部分细节

1.2 焊接机构总体设计

为提高焊接效果，采用脉冲激光作为焊接热源，激光束经过高速x、y振镜片传输，对所需焊点进行高效定位焊接，整体机构如图2a所示。为了便于调试，振镜部分与手动升降机构固定，可以通过手动升降机构对振镜与工件的相对高度进行调节，便于焊接夹具的安装，如图2b所示。

图2 总体机构

2 焊接夹具设计

2.1 夹具机构总体设计

夹具总体结构如图3所示，主要由上料转盘夹具、压紧部分、下料部分、传感器、XY线性模组等组成，整体安装在焊接振镜正下方。夹具操作流程如图4所示，焊接作业时，人工将产品（事先粘接好的半成品）放入上料转盘夹具6内，夹具按照图中所示方向旋转，夹具每次旋转一个工位停顿一次，此时压紧部分7开始向下运动并夹紧电池盖帽，同时压紧部分的气缸磁性开关检测到信号，给激光指令开始出光焊接。焊接完成后压紧部分7向上运动松开电池盖帽，下料部分8将焊接好的产品通过吸附的方式下料，然后转盘旋转到下一个工位。

6—上料转盘夹具；7—压紧部分；8—下料部分；9—传感器；10—XY线性模组。图3 夹具部分总体机构

图4 夹具操作流程

2.2 夹具细节

夹紧夹具主要由上料转盘和压紧部分组成。上料转盘分别由转盘、随行夹具、电动旋转台组成，为了提高生产效率，共设计36个随行夹具，每个随行夹具固定在转盘上，由步进电机驱动电动旋转，如图5a所示。

压紧部分由压块和带滑台气缸组成，当上料转盘夹具旋转到指定位置后，压紧部分向下运动，压紧产品，压块由红铜制成。压块与产品接触部分为镂空设计，避免夹具对激光束的遮挡，如图5b所示。

a上料转盘夹具b压紧部分组成图5 焊接夹具机构

随行夹具严格按照电池盖帽的结构进行三维仿形设计，保证与电池盖帽的贴合度。为了保证定位精度，随行夹具通过螺钉和定位孔固定在转盘上，如图6a所示；压紧部分内连接块和滑台气缸固定在一起，连接块和压块通过螺钉固定在一起。压块和连接块为镶嵌式设计，可以进行快速更换，如图6b所示。图6c为夹紧夹具的剖示图。

下料部分由转盘、轴承座、同步轮、步进电机、滑道及挡板等组成，转盘上开孔，孔内镶嵌强磁铁，下料转盘转过工位吸附起焊接好的产品，当转盘吸附的产品转到滑道位置时，被挡板挡住，当转盘继续旋转时，由于产品被挡住而脱离磁铁，此时会从转盘上掉落从而进入滑道滑出，下料夹具主视图如图7a所示，图7b为下料夹具俯视图，图7c为下料部分刨示图。

下料部分采用磁铁吸附产品，根据理论和经验相结合选取直径12 mm，厚度5 mm的磁铁。圆形磁铁磁感线分布为中间强，四周弱。当磁铁吸附焊接好的产品后在转盘的带动下被挡板挡住从而脱离磁场中心区域，在产品自身重力作用下掉下来，经由料道滑落，实现自动下料。

图7 夹具下料部分机构

3 结论

（1）配合激光焊接，设计电池盖帽焊接夹具，该夹具设计简单，易加工，可操作性强。

（2）通过定位销等对焊接位置进行定位，滑台气缸对工件夹紧，起到定位夹紧功能，成功的实施激光焊接。

（3）该夹具系统生产效率高，生产质量稳定，提高了实际生产的效益。

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Weld fixture design of power lithium battery blocks

SUN Haiyan，MIAO Yali
（Jiyuan Vocational and Technical College，Jiyuan 459000，China）

In this paper，a general-purpose fixture of welding for combination of power lithium battery blocks was designed.The fixture was assembled by material-applying part,clamping part and product-sending out part.The air cylinder provided the compaction power for the briquetting.Turned the manual and automatic control of feeding,clamping,laser welding，blanking into reality，improved the production efficiency and stability.

super capacitor；laser welding；general-purpose fixture

2015-03-20；

2015-04-26

孙海燕（1973—），女，河南济源人，副教授，硕士，主要从事机械设计与制造、机电一体化技术方面的教研工作。

TG431

B

1001-2303（2015）08-0126-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2015.08.27