[發(fā)明專利]多層疊加式極耳高激振超聲焊接方法與系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010902926.5
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112059400B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 趙波;高國富;向道輝;焦鋒;趙重陽;王曉博;崔峰;郭星晨;尹龍;霍炳君
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: B23K20/10
• 分類號: B23K20/10;B23K20/26
• 代理公司: 鄭州金成知識產(chǎn)權事務所(普通合伙) 41121
• 代理人: 郭增欣

1.一種多層疊加式極耳高激振超聲焊接方法，包括以下步驟：

a、采用頻率f = 20 kHz的四分之三波長圓柱形變幅桿與四分之一波長焊接模具頭相結合，共同構成全波長縱向諧振系統(tǒng)；

b、將全波長縱向諧振系統(tǒng)與焊接系統(tǒng)的焊接氣缸的活塞桿連接，能夠上下移動，在焊接系統(tǒng)旁邊設置脫模系統(tǒng)，所述脫模系統(tǒng)包括脫模氣缸和脫模板，在脫模板上分別設置整形壓板和U形槽，分別對應極耳的整形和脫模，調節(jié)焊接模具頭的壓力大小，能夠對不同厚度極耳進行有效焊接，所述脫模板與所述脫模氣缸的活塞桿連接，能夠上下移動，在焊接模具頭的下方設置極耳傳送系統(tǒng)，所述極耳傳送系統(tǒng)以凹槽形傳送板為主，且通過上料控制裝置，使極耳呈間隔一定距離模式分布；

c、圓柱形變幅桿通過連接螺栓依次和壓電晶片、電極片、后端蓋連接在一起，所述電極片與超聲波發(fā)生器連接，所述焊接氣缸、脫模氣缸和超聲波發(fā)生器均與控制系統(tǒng)連接；

d、首先，極耳傳送系統(tǒng)將極片傳送到焊接模具頭的下方，其次，脫模板下降對焊接區(qū)域所述極片進行固定，并對預焊接區(qū)極耳進行初步整形操作，然后，焊接模具頭下降，模具頭焊接工作端設置有矩形面焊接凸牙，在垂直振動方向擠壓極耳，并通過高頻沖擊和聚能瞬時發(fā)熱作用實現(xiàn)極耳焊接；焊接結束，關閉超聲電源，進行保壓20-50ms時間，而后焊接模具頭上升并再次開啟超聲電源進行輔助脫模，其中，脫模板繼焊接模具頭完成上升操作后，開始進行脫離工件動作，以此達到脫模目的，至此完成一個工作循環(huán)。

2.根據(jù)權利要求1所述的多層疊加式極耳高激振超聲焊接方法，其特征為：在步驟b中，將全波長縱向諧振系統(tǒng)固定在燕尾法蘭盤上，燕尾法蘭盤的上端通過燕尾和燕尾槽與焊接氣缸的活塞桿滑動式連接，能夠調節(jié)焊接模具頭的伸出長度；并且，在燕尾法蘭盤上設置徑向切縫，通過螺栓和縱向切縫夾緊全波長縱向諧振系統(tǒng)，能夠進行焊接模具頭的周向轉動調平，保證焊接牙點的均勻分布。

3.根據(jù)權利要求1所述的多層疊加式極耳高激振超聲焊接方法，其特征為：所述控制系統(tǒng)由三位五通電磁氣動閥、氣管、導線、繼電器開關、PLC控制模塊和計算機組成，所述控制系統(tǒng)通過計算機連接PLC控制模塊、繼電器開關，同時控制電磁閥的開合以及超聲波發(fā)生器工作與否，繼而控制氣缸上下移動和超聲能量的傳輸。

4.一種多層疊加式極耳高激振超聲焊接系統(tǒng)，包括焊接系統(tǒng)、脫模系統(tǒng)、振動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和極耳傳送系統(tǒng)，其特征是：所述焊接系統(tǒng)包括焊接氣缸和焊接支架，所述焊接氣缸與焊接支架的上端連接，所述焊接氣缸的活塞桿的下端與升降板連接，所述升降板與所述焊接支架之間設置有第一導軌副；所述脫模系統(tǒng)包括脫模氣缸和脫模支架，所述脫模氣缸設置在所述脫模支架的上端，所述脫模氣缸的活塞桿的下端與脫模板連接，所述脫模板與所述脫模支架之間設置有第二導軌副；所述振動系統(tǒng)包括換能器和變幅桿，二者通過螺栓連接，所述變幅桿的外端設置有焊接模具頭，所述振動系統(tǒng)固定在燕尾法蘭盤上，所述燕尾法蘭盤與所述升降板之間設置有第三導軌副；所述換能器包括端蓋、壓電陶瓷片和電極，所述電極與超聲波發(fā)生器連接；所述焊接氣缸、脫模氣缸和超聲波發(fā)生器均與所述控制系統(tǒng)連接；所述脫模板的一側外端設置有整形壓板，另一端設置有U型槽；所述焊接氣缸和脫模氣缸的上端均分別設置有行程螺母和行程鎖緊環(huán)；所述極耳傳送系統(tǒng)以凹槽形傳送板為主，且通過上料控制裝置，使極耳呈間隔一定距離模式分布。

5.根據(jù)權利要求4所述多層疊加式極耳高激振超聲焊接系統(tǒng)，其特征為：所述燕尾法蘭盤的上端設置有燕尾槽，所述升降板的下端設置有燕尾，二者互動式配合構成所述第三導軌副，并且，所述燕尾法蘭盤和升降板之間設置有調節(jié)螺栓；所述燕尾法蘭盤設置有中心軸孔和徑向切縫，貫穿所述徑向切縫設置有緊固螺栓。

6.根據(jù)權利要求4所述多層疊加式極耳高激振超聲焊接系統(tǒng)，其特征為：所述焊接支架包括氣缸支撐板和豎板，所述豎板的上端與所述氣缸支撐板的一側固定連接，所述豎板的下端與底座固定連接，所述焊接氣缸固定在所述氣缸支撐板上，所述豎板上設置有導軌和滑塊，所述導軌和滑塊構成所述第一導軌副，所述滑塊與所述升降板的一側固定連接。