傀儡焊在焊装夹具中的应用

摘 要：在主机厂焊接夹具的使用中，经常遇到部分焊点因工艺原因无法直接进行焊接，为了保证车身焊接质量，此时需要借助傀儡焊机构进行焊接。本文旨在通过傀儡焊结构进行阐述，并结合现场傀儡焊在车身夹具上的实际应用案例，分析傀儡焊在使用过程中遇到的问题，提出解决方案，指出其调试方法。

关键词：夹具;傀儡焊;铜排

0 引言

随着汽车工业的发展，车身质量越来越受到消费者的关注，为了保证车身焊接质量，特别是车身上不易焊接的焊点质量，主机厂采用各种方案对其焊接工艺进行优化，其中傀儡焊为主机厂常用的一种焊接方案，其解决了普通焊接工艺难以实现的问题。

1 傀儡焊简介

傀儡焊是采用外部焊机焊钳提供焊接电流，控制焊接参数，并通过铜排、空冷电缆传递电流至傀儡焊钳，傀儡焊钳压紧钣件形成回路，利用电流流过傀儡焊钳电极及其邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法，其原理等同于电阻点焊，只是二次回路较长，常用的冷却方式为空冷。

2 傀儡焊结构形式

傀儡焊主要由外部焊机焊钳，铜排，绝缘设备，空冷电缆，傀儡焊钳组成。外部焊机焊钳：主要提供焊接电流并控制焊接参数，其既可选用人工悬挂式焊机焊钳，也可选用机器人一体化焊机焊钳。因傀儡焊机构二级回路损耗较大，因此需选择较大功率焊机，根据所焊接的钣件的搭接层数、板厚及材质选择合适的焊接电流，时间及压力。铜排：铜排按照结构分为受压铜排和传导铜排，如图1、2所示。受压铜排的作用为承受外部焊钳的电极压力和传递电流，其材料一般选择铬锆铜，传导铜排主要作用是传递焊接电流，其材料通常选择铬锆铜或紫铜。在二次回路中，两组铜排之间必须保证绝缘，铜排连接通孔中采用绝缘衬套绝缘;两组铜排之间使用绝缘垫片绝缘。受压铜排及传导铜排尺寸以满足焊接需求为主，在图1、2中，其受压铜排与传导铜排截面尺寸为20mm*50mm，一般传导铜排的长度不超过1000mm。绝缘垫片（垫圈，衬套）：其主要保证二次回路中电流的有效传递，避免分流，分布位置如：两组铜排之间，傀儡焊钳电极与夹具之间等等。空冷电缆：空冷电缆一般有两根，分别与受压铜排和传导铜排、傀儡焊钳的上下电极相连接从而起到传递电流的作用。从减小能耗及成本方面考虑，空冷电缆长度应尽可能小，一般不超过800mm。傀儡焊钳：傀儡焊钳主要是通过气缸提供压力压紧钣金件，电流通过傀儡焊钳和钣件形成回路，在傀儡焊钳电极的接触面及其邻近区域产生电阻热进行焊接，从而形成合格的焊点。傀儡焊钳一般有两种形式，一种为常规焊钳压紧焊接，另一种为自制压紧机构。

3 傀儡焊的应用场景及使用中出现的问题

从成本上来讲，应尽量避免使用铜排傀儡焊的使用，特殊情况下可考虑采用傀儡焊焊接：（1）夹具结构复杂，焊接空间不足，焊接操作性，可视性较差的焊点位置。（2）自动化工位，所需定位焊点机器人无法满足焊接的情况。（3）考虑安全因素人工无法直接焊接所虚焊点，需通过铜排引导至安全位置焊接的情况。（4）其他工艺上无法直接焊接或者焊接效果较差的情况。

傀儡焊在侧围，总拼，门盖焊接夹具中都有较多应用。

图1傀儡焊主要焊接侧围尾部流水槽部分，人工焊接，此处因钣金件结构复杂，焊接空间较小，因此采用傀儡焊结构。动作顺序为：人工放件完成，滑台及二级反转机构动作，傀儡焊钳电极压头压紧钣金件，人工使用外部焊钳焊接。图2傀儡焊主要焊接侧围内板C柱上部，机器人焊接，因此处钣金件结构复杂，夹具设计空间不足，机器人焊钳进枪困难，因此采用傀儡焊结构。动作顺序为：夹具夹紧钣金件后，机器人焊钳通过铜排传导电流至傀儡焊钳进行焊接，焊接完成后，滑台移动，继续通过傀儡焊焊接第二个焊点。图1机构在使用中主要出现的问题有三个：一个是，空冷电缆经常受到磨损，经分析由于机构采用二级反转结构，动作幅度较大，空冷电缆在使用过程中来回收缩幅度较大，会与夹具机构发生摩擦。解决方案为在夹具上制作空冷电缆支架，规划其动作范围，减小其与夹具摩擦。第二个问题为，在使用过程中，部分焊点出现焊接质量问题，经分析为此傀儡焊设计时使用一个气缸带动两个上电极进行两个焊点同时焊接的情况，在焊接时，两个焊点处焊接压力不均衡，总有一处焊点焊接压力较小。最终解决办法为优化结构，采取一个气缸带动一个傀儡焊钳电极进行单焊点焊接。第三个问题为焊点扭曲，经分析由于钣金件与夹具支撑面不贴合和电极帽磨损导致，解决方案为打磨修复调试支撑面和电极帽，特别严重的，对其进行更换。图2机构在使用中主要问题是焊点扭曲的问题，经分析原因可能为电极帽磨损和电极对中性差，解决方案为电极帽进行检查修复或更换、焊钳上下电极调试。傀儡焊在使用过程中有时会出现虚焊和焊穿情况，这两种情况和焊接电流，焊接压力，工件与傀儡焊钳配合都有关系。焊接电流过大，容易焊穿，需通过减小焊接电流和减少焊接时间来调节;焊接电流过小，容易虚焊，需通过延长焊接时间和增大焊接电流来调节;当傀儡焊钳提供的压力过小时，因钣金件之间存在间隙，容易炸枪，此时应注意增加焊接压力。

4 结语

在车身焊接夹具使用中，因焊接工艺情况，经常无法避免使用到傀儡焊的使用，它使得工人或机器人无法直接焊接的焊点得到了焊接的可能，因其显著的优点，在以后的汽车焊接夹具应用中将扮演重要角色。

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作者简介：郭金彪（1992-），男，陕西兴平人，本科，助理工程师，研究方向：汽车傀儡焊夹具设计及调试过程研究。