钢制轮辋专用缝焊机机构设计

王艳君

（天津机电职业技术学院，天津 300350）

0 引言

随着国内共享单车行业井喷式的发展，作为传统行业的自行车制造业长期产能保持平稳，面对突如其来的巨大订单，急需迅速扩大产能以满足市场需要。在自行车制造业中绝大多数部件已实现高效、自动化生产，然而自行车轮辋内圈焊接长期以来一直依靠手工使用通用缝焊机焊接，由焊接位置和空间所限，导致焊接效率和合格率难以提高。

钢制轮辋专用缝焊机能够有效实现钢制自行车轮辋的自动装夹、自动焊接一次完成，无需人工参与，焊接时间由原来的单件4 min提高至单件20 s，焊接合格率由手工焊接的70%提高至99%。该设备可人工上下料，大幅提高传统加工效率，也可配合工业机器人，融入自动化生产线，实现全自动无人焊接。

该专用设备焊接产品为钢制轮辋内圈，焊接工件如图1所示。要求将双侧外圈翻边牢固焊接于轮辋内侧，此处焊接空间狭小且位于轮辋内部，对焊缝要求质量高。传统工艺中由操作者使用通用缝焊机手工焊接。焊接时操作者视角局限，且焊接空间不足，导致焊接效率低下且合格率低，难以适应大规模生产。

1 自动焊接机构设计

现阶段对于钢制轮辋的焊接主要采用通用标准缝焊机手工缝焊，这种焊接手段主要有2个缺点。

（1）轮辋焊接角度与轮辋径向不重合，而是成一定角度，焊接过程中在电机滚动时会产生轴向力，影响轮辋进给，在实际加工过程中必须人工辅助控制。

（2）轮辋双侧焊接分2次进行，焊接电流、压力等难以保持一致，双侧焊缝质量低，合格率60%以下，且焊接过程需区分正反面，两次焊接，效率低。

本焊机通过对电极的重新布局设计，采用单边双缝焊接方法，焊接电极均位于轮辋外侧，电极根据焊缝角度进行加工保证焊接压力均匀。电极对称分布，工作时轴向力互相抵消，不需要额外辅助运动机构，传统平稳，焊缝质量好。

图1 待焊钢制轮辋

正负电极位于轮辋外侧，工作时电流依次通过焊缝1到导电底座再到焊缝2回到电极，2个侧焊缝的电流与压力保持一致，焊接质量高，一致性好。

2 焊接机构工作原理

对电极形状进行重新加工，使电极与导电座的角度与焊缝实际焊接角度一致，保证焊接压力均匀。并对电极进行重新布局，采用单边双缝结构进行焊接，保证了同一轮辋双侧焊缝焊接的电流，焊接压力均相等，保证了轮辋焊接的一致性，提高焊接质量，双侧焊缝同时焊接，焊接效率提升了一倍。

由于电极双侧布局，有效的抵消了加工过程中产生的轴向力，消除了运动过程中的轴向位移，提高了系统工作的稳定性，使焊接过程更加平稳可控，提高了焊接的质量和精度。电极A，B与导电轮按照焊缝角度进行制作，保证焊接压力均衡。由于电极A，B之间距离较近，为防止放电或短路，电极A，B之间需填充环氧玻璃布层压板为绝缘体。其中托辊可上下移动，焊接过程中，待焊轮辋通过托辊固定于铜制导电轮上，电极下移进行焊接，轮辋旋转动力由导电轮提供，电极A，B从动，轮辋旋转一周后完成焊接，电极自动抬升，托辊松开，可配合生产线设备，进行，自动或人工上下料。

3 结论

轮辋专用焊接电极与单面双缝布局设计极大的提高了轮辋焊接的效率和合格率。通过使用专用轮辋焊接电极，保证焊接压力垂直于焊缝，双侧对称电极，抵消焊接过程中轴向力，消除传统通用焊机焊接轮辋过程中的轴向位移，主动导电轮配合从动电极可实现全过程自动焊接，无需辅助。

使用钢制轮辋专用缝焊机焊接轮辋，较使用通用缝焊机焊接，焊接效率提高70%，焊接合格率由60%提高至97%，劳动强度大大降低，可配合其他环节，实现自动化生产。