一種攪拌摩擦焊焊接工裝的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及焊接工裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種攪拌摩擦焊焊接工裝，包括用于放置電池模組的底座、與所述底座對應(yīng)設(shè)置的上壓塊、設(shè)置在所述底座兩側(cè)的第一定位塊、以及設(shè)置在所述底座兩端的第二定位塊，所述第一定位塊與所述第二定位塊垂直設(shè)置，所述第一定位塊安裝有第一驅(qū)動氣缸，且所述第一定位塊開設(shè)有焊接槽。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單實用、組合快速，完全滿足了電池模組裝配的工藝要求，而且該工裝組裝過程空間很大，有利于電池模組放入位置準(zhǔn)確，方便操作；同時該工裝在合攏后施加夾緊時，能夠完全保證電池模組的所有面都定位，實現(xiàn)了對電池模組外框進行攪拌摩擦焊前的準(zhǔn)確定位與裝夾。
【專利說明】
一種攪拌摩擦焊焊接工裝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及焊接工裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對鋰電池模組外框采用攪拌摩擦焊進行焊接的工裝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰電池模組是由多個單體電池經(jīng)串并聯(lián)而成，為了保證電池的安全可靠性，制作的電池模組需要由端板和側(cè)板組成的外框?qū)ζ溥M行固定和保護。而對電池模組外框的焊接，現(xiàn)有技術(shù)一般采用的是冷金屬過渡焊接技術(shù)(CMT)，但采用CMT焊接具有易出現(xiàn)氣孔、易燒穿、需填絲、以及焊接要求苛刻等缺陷。而使用攪拌摩擦焊(FSW)焊接則能夠克服上述缺陷。其中，攪拌摩擦焊的焊接實施工具為攪拌頭，攪拌頭分為軸肩及攪拌針兩部分，攪拌摩擦焊焊接過程中，攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)下降接近待焊接工件，攪拌針高速旋轉(zhuǎn)扎入焊縫位置，直至軸肩接觸焊縫表面。所以采用FSW焊接可以很好的實現(xiàn)無氣孔、無裂紋、無燒穿、不需填絲的效果，且對電芯裝配要求低。
[0003]眾所周知，在攪拌摩擦焊接前都需要使用工裝夾具對電池模組進行固定和限位。但是，目前的攪拌摩擦焊焊接工裝夾具卻無法匹配電池模組的裝配工藝要求，其主要存在以下缺陷:側(cè)面空間有限、不利于安放電池、容易引起電池的磕碰而損傷表面絕緣體、不能實現(xiàn)準(zhǔn)確的定位和裝夾，同時工裝夾具的剛度不足，制作出的電池模組容易成喇叭形。
[0004]有鑒于此，確有必要重新設(shè)計開發(fā)符合電池模組裝配工藝要求的攪拌摩擦焊焊接工裝。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于:針對現(xiàn)有工裝夾具的不足，而提供一種符合電池模組裝配工藝要求的攪拌摩擦焊焊接工裝。該工裝結(jié)構(gòu)簡單實用、能夠?qū)崿F(xiàn)快速組合、準(zhǔn)確定位，滿足對電池模組進行攪拌摩擦焊的要求。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下解決方案:
[0007]—種攪拌摩擦焊焊接工裝，包括用于放置電池模組的底座、與所述底座對應(yīng)設(shè)置的上壓塊、設(shè)置在所述底座兩側(cè)的第一定位塊、以及設(shè)置在所述底座兩端的第二定位塊，所述第一定位塊與所述第二定位塊垂直設(shè)置，所述第一定位塊安裝有第一驅(qū)動氣缸，且所述第一定位塊開設(shè)有焊接槽。
[0008]本實用新型用于對電池模組采用攪拌摩擦焊焊接之前的定位和裝夾。電池模組的電芯采用倒裝的方式擺放在底座上，上壓塊用于壓緊和限位電池模組的上平面;底座兩端的第二定位塊用來壓緊和固定電池模組的端板;底座兩側(cè)的第一定位塊一方面用來壓緊和固定電池模組的側(cè)板，并通過第一驅(qū)動氣缸進行精確定位;另一方面第一定位塊開設(shè)的焊接槽可以使攪拌摩擦焊的攪拌頭穿過并實現(xiàn)對電池模組端板和側(cè)板的焊接。因此，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單實用、組合快速，完全滿足了電池模組裝配的工藝要求，而且該工裝組裝過程空間很大，有利于電池模組放入位置準(zhǔn)確，方便操作；同時該工裝在合攏后施加夾緊時，能夠完全保證電池模組的所有面都定位，實現(xiàn)了對電池模組外框進行攪拌摩擦焊前的準(zhǔn)確定位與裝夾。
[0009]該焊接工裝還包括設(shè)置于底座兩側(cè)的限位塊，所述限位塊用于定位所述電池模組的端板和側(cè)板，主要是定位端板與側(cè)板垂直方向上的位置。
[0010]其中，所述第一定位塊的數(shù)量設(shè)置為至少四個，所述端板和所述側(cè)板形成的焊縫與所述焊接槽相對應(yīng)。第一定位塊的數(shù)量可以根據(jù)電池模組的總長度進行相應(yīng)調(diào)整，一般設(shè)置為四個，分別設(shè)置于底座兩側(cè)的端部，且其焊接槽與焊縫相對應(yīng)，這樣既起到壓緊側(cè)板的作用，又能夠使攪拌頭插入焊接槽進行焊接。
[0011 ]所述焊接槽的寬度大于攪拌頭的寬度，以使攪拌頭能夠自由穿過，所述焊接槽的高度大于所述焊縫的高度，以便實現(xiàn)對焊縫的完全焊接。
[0012]優(yōu)選的，所述第一定位塊的形狀呈“L”字形，所述第一驅(qū)動氣缸安裝于所述第一定位塊的底部。其中，焊接槽開在“L”字形定位塊的中部，且定位塊邊緣需要預(yù)留一定寬度來壓緊側(cè)板。
[0013]所述上壓塊安裝有彈簧壓頭，所述彈簧壓頭均勻分布在所述上壓塊的表面。其中，上壓塊的表面安裝有彈簧壓頭，既可以保證壓緊電芯的上表面，同時又不會由于壓力過大使電芯變形。
[0014]所述上壓塊通過活動桿與旋轉(zhuǎn)電機連接;其中，上壓塊尺寸可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整，上壓塊的寬度約等于端板的寬度，上壓塊的長度大于側(cè)板的長度;旋轉(zhuǎn)電機通過帶動活動桿控制上壓塊的上升或者下降。
[0015]所述第二定位塊包括固定端塊和活動端塊，所述活動端塊安裝有壓力傳感器和第二驅(qū)動氣缸。其中，固定端塊可以起到定位的作用;活動端塊裝有第二驅(qū)動氣缸可以精確控制電池模組總長，安裝壓力傳感器可以控制壓力大小，從而防止壓力過小導(dǎo)致的電芯下塌和壓力過大導(dǎo)致的電芯擠壓變形。
[0016]所述底座設(shè)置為定位板或者定位條，所述定位板或者定位條均為絕緣材質(zhì)。由于模組的電芯為倒過來放置，所以定位板或者定位條必須是不導(dǎo)電的材料，以防止正負極柱短接造成電池短路，同時需要有一定剛性，比如可選陶瓷材質(zhì)。
[0017]優(yōu)選的，所述定位條的數(shù)量設(shè)置為兩個，且兩個所述定位條的間距等于電池正負極柱的間距。其中，兩個定位條平行放置，使倒置電芯的正負極柱恰好分別落在兩個定位條上。這樣設(shè)置既可以節(jié)省用材，又可以實現(xiàn)電芯極柱與底部定位條接觸良好。
[0018]本實用新型的有益效果在于:
[0019]本實用新型一種攪拌摩擦焊焊接工裝，包括用于放置電池模組的底座、與所述底座對應(yīng)設(shè)置的上壓塊、設(shè)置在所述底座兩側(cè)的第一定位塊、以及設(shè)置在所述底座兩端的第二定位塊，所述第一定位塊與所述第二定位塊垂直設(shè)置，所述第一定位塊安裝有第一驅(qū)動氣缸，且所述第一定位塊開設(shè)有焊接槽;其中，上壓塊用于壓緊和限位電池模組的上平面；底座兩端的第二定位塊用來壓緊和固定電池模組的端板;底座兩側(cè)的第一定位塊一方面用來壓緊和固定電池模組的側(cè)板，并通過第一驅(qū)動氣缸進行精確定位;另一方面開設(shè)的焊接槽可以使攪拌摩擦焊的攪拌頭穿過并實現(xiàn)對電池模組端板和側(cè)板的焊接。因此，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單實用、組合快速，完全滿足了電池模組裝配的工藝要求，而且該工裝組裝過程空間很大，有利于電池模組放入位置準(zhǔn)確，方便操作；同時該工裝在合攏后施加夾緊時，能夠完全保證電池模組的所有面都定位，實現(xiàn)了對電池模組外框進行攪拌摩擦焊前的準(zhǔn)確定位與裝夾。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0021]圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0022]圖3為本實用新型中第一定位塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:1-底座;2-上壓塊;21-彈簧壓頭;3-第一定位塊;31-第一驅(qū)動氣缸;32-焊接槽;4-第二定位塊;41-固定端塊;42-活動端塊;421-第二驅(qū)動氣缸;422-壓力傳感器;5-限位塊;6-旋轉(zhuǎn)電機;61 -活動桿;7-攬摔頭;8-電池模組;81 -端板;82-側(cè)板。
【具體實施方式】
[0024]下面將結(jié)合【具體實施方式】和說明書附圖對本實用新型及其有益效果作進一步詳細說明，但是，本實用新型的【具體實施方式】并不局限于此。
[0025]如圖1?3所示，一種攪拌摩擦焊焊接工裝，包括用于放置電池模組8的底座1、與底座I對應(yīng)設(shè)置的上壓塊2、設(shè)置在底座I兩側(cè)的第一定位塊3、以及設(shè)置在底座I兩端的第二定位塊4，第一定位塊3與第二定位塊4垂直設(shè)置，第一定位塊3安裝有第一驅(qū)動氣缸31，且第一定位塊3開設(shè)有焊接槽32;還包括設(shè)置于底座I兩側(cè)的限位塊5，限位塊5用于定位電池模組8的端板81和側(cè)板82，主要是定位端板81與側(cè)板82垂直方向上的位置。上壓塊2安裝有彈簧壓頭21，彈簧壓頭21均勻分布在上壓塊2的表面，且上壓塊2通過活動桿61與旋轉(zhuǎn)電機6連接；其中，上壓塊2的尺寸可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整，上壓塊2的寬度約等于端板81的寬度，上壓塊2的長度大于側(cè)板82的長度;上壓塊2的表面安裝有彈簧壓頭21，既可以保證壓緊電芯的上表面，同時又不會由于壓力過大使電芯變形;旋轉(zhuǎn)電機6通過帶動活動桿61控制上壓塊2的上升或者下降。第二定位塊4包括固定端塊41和活動端塊42，活動端塊42安裝有壓力傳感器422和第二驅(qū)動氣缸421;其中，固定端塊41可以起到定位的作用;活動端塊42裝有第二驅(qū)動氣缸421可以精確控制電池模組8總長，安裝壓力傳感器422可以控制壓力大小，從而防止壓力過小導(dǎo)致的電芯下塌和壓力過大導(dǎo)致的電芯擠壓變形。
[0026]本實用新型用于對電池模組8采用攪拌摩擦焊焊接之前的定位和裝夾。電池模組8的電芯采用倒裝的方式擺放在底座I上，上壓塊2用于壓緊和限位電池模組8的上平面;底座I兩端的第二定位塊4用來壓緊和固定電池模組8的端板81;底座I兩側(cè)的第一定位塊3—方面用來壓緊和固定電池模組8的側(cè)板82，并通過第一驅(qū)動氣缸31進行精確定位;另一方面第一定位塊3開設(shè)的焊接槽32可以使攪拌摩擦焊的攪拌頭7穿過并實現(xiàn)對電池模組8端板81和側(cè)板82的焊接。因此，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單實用、組合快速，完全滿足了電池模組8裝配的工藝要求，而且該工裝組裝過程空間很大，有利于電池模組8放入位置準(zhǔn)確，方便操作；同時該工裝在合攏后施加夾緊時，能夠完全保證電池模組8的所有面都定位，實現(xiàn)了對電池模組8的端板81和側(cè)板82進行攪拌摩擦焊前的準(zhǔn)確定位與裝夾。
[0027]其中，第一定位塊3的數(shù)量設(shè)置為四個，端板81和側(cè)板82形成的焊縫與焊接槽32相對應(yīng)。第一定位塊3的數(shù)量可以根據(jù)電池模組8的總長度進行相應(yīng)調(diào)整，一般設(shè)置為四個，分別設(shè)置于底座I兩側(cè)的端部，且其焊接槽32與焊縫相對應(yīng)，這樣既起到壓緊側(cè)板82的作用，又能夠使攪拌頭7插入焊接槽32進行焊接。
[0028]焊接槽32的寬度大于攪拌頭7的寬度，以使攪拌頭7能夠自由穿過，焊接槽32的高度大于焊縫的高度，以便實現(xiàn)對端板81和側(cè)板82的完全焊接。
[0029]優(yōu)選的，第一定位塊3的形狀呈“L”字形，第一驅(qū)動氣缸31安裝于第一定位塊3的底部。其中，焊接槽32開在“L”字形定位塊的中部，且定位塊邊緣需要預(yù)留一定寬度來壓緊側(cè)板8 2。
[0030]底座I設(shè)置為定位板或者定位條，定位板或者定位條均為絕緣材質(zhì)。由于模組的電芯為倒過來放置，所以定位板或者定位條必須是不導(dǎo)電的材料，以防止正負極柱短接造成電池短路，同時需要有一定剛性，比如可選陶瓷材質(zhì)。
[0031]優(yōu)選的，定位條的數(shù)量設(shè)置為兩個，且兩個定位條的間距等于電池正負極柱的間距。其中，兩個定位條平行放置，使倒置電芯的正負極柱恰好分別落在兩個定位條上。這樣設(shè)置既可以節(jié)省用材，又可以實現(xiàn)電芯極柱與底部定位條接觸良好。
[0032]本實用新型的工作原理如下:首先將電池模組8的一端板81置于固定端塊41一側(cè)，并通過固定端塊41進行定位;然后將模組電芯倒置使正負極柱方向朝下，擺放在絕緣的底座I上;接著放置側(cè)板82，并用限位塊5定位端板81與側(cè)板82垂直方向的位置;然后底座I兩側(cè)的第一驅(qū)動氣缸31同時向前移動，推動第一定位塊3壓緊側(cè)板82;接著第二驅(qū)動氣缸421向前移動，推動活動端塊42壓緊另一端板81，第二驅(qū)動氣缸421檢測移動距離保證模組總長，壓力傳感器422檢測壓緊力保證壓力合適;旋轉(zhuǎn)電機6轉(zhuǎn)動，通過活動桿61帶動上壓塊2向下方移動直至彈簧壓頭21接觸倒置電池的上表面，并使電池模組8上下表面受力均衡;攪拌頭7穿過焊接槽32，利用摩擦熱實現(xiàn)端板81與側(cè)板82的固相焊接;最后攪拌頭7退出，旋轉(zhuǎn)電機6和氣缸同時松開，實現(xiàn)一個焊接周期。
[0033]需要說明的是，上述定位和裝夾過程可以人工操作，也可以通過機械手實現(xiàn)全自動化操作。
[0034]根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本實用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還能夠?qū)ι鲜鰧嵤┓绞竭M行變更和修改。因此，本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實用新型的基礎(chǔ)上所作出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本實用新型的保護范圍。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本實用新型構(gòu)成任何限制。
【主權(quán)項】
1.一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:包括用于放置電池模組的底座、與所述底座對應(yīng)設(shè)置的上壓塊、設(shè)置在所述底座兩側(cè)的第一定位塊、以及設(shè)置在所述底座兩端的第二定位塊，所述第一定位塊與所述第二定位塊垂直設(shè)置，所述第一定位塊安裝有第一驅(qū)動氣缸，且所述第一定位塊開設(shè)有焊接槽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:還包括設(shè)置于底座兩側(cè)的限位塊，所述限位塊用于定位所述電池模組的端板和側(cè)板。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述第一定位塊的數(shù)量設(shè)置為至少四個，所述端板和所述側(cè)板形成的焊縫與所述焊接槽相對應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述焊接槽的寬度大于攪拌頭的寬度，所述焊接槽的高度大于所述焊縫的高度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述第一定位塊的形狀呈“L”字形，所述第一驅(qū)動氣缸安裝于所述第一定位塊的底部。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述上壓塊安裝有彈簧壓頭，所述彈簧壓頭均勻分布在所述上壓塊的表面。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述上壓塊通過活動桿與旋轉(zhuǎn)電機連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述第二定位塊包括固定端塊和活動端塊，所述活動端塊安裝有壓力傳感器和第二驅(qū)動氣缸。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述底座設(shè)置為定位板或者定位條，所述定位板或者定位條均為絕緣材質(zhì)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種攪拌摩擦焊焊接工裝，其特征在于:所述定位條的數(shù)量設(shè)置為兩個，且兩個所述定位條的間距等于電池正負極柱的間距。
【文檔編號】B23K20/12GK205520065SQ201620309104
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】陸巍巍, 瞿志廣, 趙賓
【申請人】寧德時代新能源科技股份有限公司