CN101618490B - 混合动力汽车顶置电池架的装配方法及所用夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车顶置电池架的焊接工装夹具，所述混合动力汽车顶置电池架包括基架(1)和设置在基架上端的上架体(2)，其特征在于所述夹具包括夹具体(3)，所述夹具体固定基架(1)，所述基架上端固定设置定位元件(4)，所述定位元件(4)水平限位上架体(2)，所述上架体(2)和基架上设置水平方向和垂直方向上夹紧上架体和基架的夹紧装置(5)。本夹具大大减轻了操作人员的体力劳动，提高了装配焊接效率；控制或消除了工件的焊接受热变形，减少人工焊接的不稳定性。

Description

混合动力汽车顶置电池架的装配方法及所用夹具

技术领域

本发明属于混合动力汽车顶置电池架基架的装配生产技术领域，具体涉及一种混合动力汽车顶置电池架基架的装配生产方法，以及所用的焊接工装夹具。

背景技术

混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicel)就是在纯电动汽车上加装一套内燃机，其目的是减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。混合动力汽车有串联式和并联式两种结构形式。混合动力汽车具有以下优点：车辆启动停止时，只靠发电机带动，不达到一定速度，发动机就不工作，因此，便能使发动机一直保持在最佳工况状态，动力性好，排放量很低，而且电能的来源都是发动机，只需加油即可。

串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联方式组成SHEV动力单元***，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。当车辆处于启动、加速、爬坡工况况时，发动机、电动机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电动机，当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高了发动机的效率，减少了废气排放。但是它的缺点是能量几经转换，机械效率较低。

并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车，发动机与电动机分属两套***，可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时，电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力，一旦汽车车速达到巡航速度，汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用，又称为电动-发电机组。由于没有单独的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，这种装置更接近传统的汽车驱动***，机械效率损耗与普通汽车差不多，得到比较广泛的应用。

不管是串联式动力或并联式动力，或者是现阶段更为兴起的混合式动力，对电池的利用和设计是混合动力汽车的重中之重。电池作为混合动力车的主要储能元件，对混合动力汽车的性能有直接影响。现有技术中混合动力汽车常以电池组形式提供，为了让电池组能较好的工作，防止温度以及其他因素的影响，现有技术中常常提供一种电池盒挡板来放置和限位电池组，在电池盒挡板设计进风口和出风口保持散热效果。

然而，现有技术中电池架的生产一般采用手工焊接完成。这种情况下焊接质量不稳定，焊接精度不高，而且由于手工操作，需要较多的人力物力，给生产的机械化、自动化带来困难。现阶段需要为焊接生产提供质量更高、性能更好的焊接设备，才能实现焊接生产机械化和自动化，减少人为因素的干扰，保证焊接质量的稳定，从而提高劳动生产率。正因为现有技术中电池架的焊接生产存在这些问题，本发明由此而来。

发明内容

本发明目的在于提供一种混合动力汽车顶置电池架的焊接工装夹具，解决了现有技术中混合动力汽车顶置电池架采用人工焊接，焊接质量不稳定、焊接精度不高，不能自动化和机械化等问题。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种混合动力汽车顶置电池架的焊接工装夹具，所述混合动力汽车顶置电池架包括基架和设置在基架上端的上架体，其特征在于所述夹具包括夹具体，所述夹具体固定基架，所述基架上端固定设置定位元件，所述定位元件水平限位上架体，所述上架体和基架上设置水平方向和垂直方向上夹紧上架体和基架的夹紧装置。

优选的，所述基架包括两基架横梁，两基架横梁间设置数个中间支撑板，所述基架横梁两端固定连接端部连接板，所述基架横梁的外侧焊接固定侧翼连接板；所述上架体包括两上架横板，两上架横板间设置数个电池挡板，所述上架横板两端下端设置支撑上架体的左、右挡板。

优选的，所述夹具体包括相向设置的两限位板，所述限位板与基架的侧翼连接板、端部连接板螺栓固定；两限位板平行设置，且端部连接焊接变位装置。

优选的，所述焊接变位装置包括与限位板螺栓固定的轮转固定板，所述轮转固定板上固定设置具有轮轴的轮盘，所述轮轴套设具有脚轮的支撑支架。

优选的，所述轮盘外圆周上设置数个均匀的限位凹槽，当轮转装置转到所需角度时通过所述限位凹槽内设置销轴与支撑支架配合限位。

优选的，所述定位元件包括固定设置在基架横梁上的左右限位块，所述限位块设置限位凹槽与上架体左、右挡板配合限位；所述上架体与基架间设置垫板。

优选的，所述夹紧装置包括限位板内侧设置水平夹紧装置，所述水平夹紧装置与左右限位块配合夹紧上架体；所述上架体和基架外侧设置垂直方向夹紧上架体和基架的垂直夹紧装置；所述上架体的上架横板间设置卡位板；所述卡位板向基架凸出限位上架横板。

本发明的另一目的在于提供一种混合动力汽车顶置电池架的装配生产方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)将基架横梁、中间支撑板、端部连接板、侧翼连接板焊接形成基架；

(2)将上架横板、电池挡板、左右挡板焊接形成上架体；

(3)采用权利要求1所述的焊接工装夹具固定限位基架和上架体，并采用夹紧装置夹紧焊接形成电池架。

优选的，所述方法步骤中基架和上架体焊接采用焊接变位装置进行多工位多工序焊接。

优选的，所述方法还包括基架和上架体焊接固定后进行焊接加固基架和上架体结构的附属部件的焊接工序以及补充焊接电池挡板和支撑杆的焊接工序。

所述基架和上架体可以采用手工焊接的方式来获得，也可以采用基架或上架体的专用焊接工装夹具来获得；当然，在本发明优选技术方案中采用焊接工装夹具焊接完成。如混合动力汽车顶置电池架基架的装配生产方法，可以包括以下步骤：将基架本体安装在专用焊接工装夹具上；所述焊接工装夹具固定侧翼连接板，并通过水平夹紧装置夹紧，所述基架本体两端和端部连接板夹紧定位；所述基架本体下端垫设垫块；对基架本体和端部连接板连接处以及基架本体和侧翼连接板连接处进行焊接固定。

通常的，所述水平夹紧装置、垂直夹紧装置选自水平式快速夹、推拉式快速夹、拉扣式快速夹、多功能焊接组合夹、垂直式夹紧器。

本发明通过设计这样的焊接工装夹具，通过定位元件对基架和上架体进行定位，不用划线，不用测量就能得到准确的装配位置，从而保证了装配精度，加快了装配作业的进程。

本发明的夹紧装置是利用机械四连杆死点原理而设计的一种快速夹持、快速打开机构，根据其运动方式可分为手动夹紧装置与气动夹紧装置，包括垂直式夹紧装置、水平式夹紧装置、推拉式夹紧装置、拉扣式夹紧装置、多功能焊接组合夹紧装置系列、大力钳、C型钳、F型钳等。优选采用推拉式夹紧装置。

相比于现有技术中的解决方案，本实用新型优点是：

1.本发明技术方案中采用焊接工装夹具进行混合动力汽车电池架焊接固定，夹紧装置可以采用手动夹紧装置或气动夹紧装置，从而大大减轻了操作人员的体力劳动，提高了装配焊接效率。而且，在焊接过程中，由于工件在夹具中夹紧固定或预先给予反变形，所以能控制或消除工件的焊接受热变形，减少人工焊接的不稳定性。焊接过程也是焊件局部受热的过程，为了减少装配的零件受热变形，通过工装夹具对零件进行夹紧，有利于减少焊接的尺寸不稳定。

2、本发明技术方案中采用焊接工装夹具进行焊接，由于保证了装配精度，控制了焊接变形，所以本发明得到的混合动力汽车电池架可以在后续装配任意互换，减少产品不匹配的发生率。而固定端板上的配合孔等机械加工要素可由原来的先焊接后加工变为先加工成孔再进行焊接，避免了零件焊接后加工困难的问题，有利于缩短工件产品的生产周期。

3、本发明技术方案中当采用焊接工装夹具固定零件后，可以采用焊接变位机械，缩短装配和施焊过程中焊件翻转变位的时间，减少了辅助用时，提高了焊机利用率和焊接生产率。采用焊接变位机械可以使焊件处于较有利的施焊位置如水平或船型位置上进行焊接，有利于操作人员进行操作，有利于保证焊接质量，充分发挥焊接效能，甚至扩大了焊机的焊接范围。

4、本发明技术方案中采用焊接工装夹具进行焊接后，使手工操作变为机械操作，减少了人为因素对焊接质量的影响，降低了焊工操作技术水平的要求，使装配和焊接集中在一个工位上完成，减少了工序数量，节约生产车间面积。焊接工装夹具的使用，使焊接工序实现机械化和自动化成为可能，从而保证焊件的整体尺寸和制造精度。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例混合动力汽车顶置电池架基架的立体结构示意图；

图2为本发明实施例混合动力汽车顶置电池架基架的主视图；

图3为本发明实施例混合动力汽车顶置电池架上架体的立体图；

图4为本发明实施例混合动力汽车顶置电池架基架固定后的焊接工装夹具结构示意图；

图5为本发明实施例混合动力汽车顶置电池架基架和上架体在焊接工装夹具上组装焊接状态立体示意图；

图6为图5的主视图；

图7为图5的仰视图；

图8为图5的右视图；

图9为本发明实施例混合动力汽车顶置电池架与附属部件在焊接工装夹具上组装焊接状态示意图；

图10为本发明实施例混合动力汽车顶置电池架与附属部件在焊接工装夹具上组装焊接另一状态示意图；

图11为图10的仰视图；

图12为本发明实施例混合动力汽车顶置电池架与附属部件在焊接工装夹具上组装焊接又一状态示意图；

图13为焊接后得到的本发明实施例混合动力汽车顶置电池架主视图；

图14为焊接后得到的本发明实施例混合动力汽车顶置电池架仰视图。

其中：1为基架，2为上架体，3为夹具体，4为定位元件，5为夹紧装置；6为附属部件；

11为基架横梁，12为中间支撑板，13为端部连接板；14为侧翼连接板；

21为上架横板，22为电池挡板，23为左挡板，24为右档板；

31为限位板；32为焊接变位装置；33为脚轮；34为支撑支架；

41为左限位块，42为右限位块；43为限位凹槽；44为垫板；45为卡位板；46为第一夹具，47为第二夹具，48为第三夹具，49为第三垫块；

51为水平夹紧装置；52为垂直夹紧装置；53为第二旋紧器；54为第二垫块；61为第一角件、62为第二角件、63为第三角件、64为第四角件、65为第五角件、66为连接杆；

321为轮转固定板，322为轮轴；323为轮盘；324为限位凹槽。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例如图1～3为本发明需要焊接的电池架部件，包括基架1和设置在基架上端的上架体2，所述基架1包括两基架横梁11，两基架横梁11间设置数个中间支撑板12，所述基架横梁11两端固定连接端部连接板13，所述基架横梁11的外侧焊接固定侧翼连接板14；所述上架体2包括两上架横板21，两上架横板21间设置数个电池挡板22，所述上架横板两端下端设置支撑上架体的左、右挡板23、24；另外电池架还有一些附属部件，包括一些角件和连接杆如图10～12中所示的第一角件61、第二角件62、第三角件63、第四角件64、第五角件65，连接杆66可以大大提高电池架的稳定性。

图4～12中显示了混合动力汽车顶置电池架的焊接工装夹具，所述夹具包括夹具体3，所述夹具体固定基架1，所述基架上端固定设置定位元件4，所述定位元件4水平限位上架体2，所述上架体2和基架上设置水平方向和垂直方向上夹紧上架体和基架的夹紧装置5。

夹具体3包括相向设置的两限位板31，所述限位板与基架的侧翼连接板14、端部连接板螺栓固定；两限位板31平行设置，且端部连接焊接变位装置32。所述焊接变位装置32包括与限位板31螺栓固定的轮转固定板321，所述轮转固定板上固定设置具有轮轴322的轮盘323，所述轮轴322套设具有脚轮33的支撑支架34。所述轮盘外圆周上设置数个均匀的限位凹槽324，当轮转装置转到所需角度时通过所述限位凹槽324内设置销轴与支撑支架34配合限位。

定位元件包括固定设置在基架横梁上的左右限位块41、42，所述限位块设置限位凹槽43与上架体左、右挡板23、24配合限位；所述上架体与基架间设置垫板44。

夹紧装置5包括限位板内侧设置水平夹紧装置51，所述水平夹紧装置51与左右限位块41、42配合夹紧上架体；所述上架体和基架外侧设置垂直方向夹紧上架体和基架的垂直夹紧装置52；所述上架体的上架横板21间设置卡位板45；所述卡位板向基架凸出限位上架横板21。

当进行混合动力汽车顶置电池架装配焊接时，可以按照如下步骤的思路进行：

将基架横梁11、中间支撑板12、端部连接板、侧翼连接板焊接形成基架1；

将上架横板21、电池挡板22、左右挡板23、24焊接形成上架体2；

采用权利要求1所述的焊接工装夹具固定限位基架1和上架体2，并采用夹紧装置5夹紧焊接形成电池架。

具体的步骤可以包括：

(1)焊接形成基架

利用基架的专用焊接工装夹具安装固定基架横梁11和中间支撑板；在基架横梁11的两端固定端部连接板13，且在基架横梁的外侧固定侧翼连接板14；并通过夹紧装置夹紧，对基架各部件连接处进行角焊或点焊固定。

(2)焊接形成上架体

利用上架体的专用焊接工装夹具安装固定上架体的各个部件，对各个部件的连接处进行工装焊接。

(3)基架与上架体的组装焊接

可以利用基架的专用焊接工装夹形成可轮转的电池架焊接工装夹具，即形成如图4所示的焊接工装夹具；通过焊接工装夹具的限位板31固定基架，在限位板的两端连接焊接变位装置可以方便手工焊接操作，可以实现多角度多工序进行操作，优选的，轮盘上设置24个限位凹槽；可以实现24布工序焊接来完成作业。

在图4的焊接工装夹具基础上，在基架横梁上设置左右限位块水平限位上架体，并通过夹紧装置5来对上架体和基架进行紧固，防止垂直方向发生位移。由于夹紧装置5设置有多组，防止夹紧装置造成上架体的变形，在上架体与基架间设置垫块44。为了防止水平方向的变形，设置卡位板限位上架体上架横板的移动。

另外，本实施例还给出了对电池架附属部件的焊接固定方式。如图9～11所示，当上架体和基架焊接完成后，拆除左右限位块，将第一角件61焊接上端部连接板的位置；然后，通过设置第一夹具46和左限位块水平方向限位第二角件，垂直方向上限位第四角件64；通过第二夹具47定位第五角件65，以及设置右限位块定位第三角件；对角件与上架体和基架的连接处进行点焊和角焊。

如图12，当完成图11所示的操作后，所述电池架端部连接板上端还没有固定电池挡板以及对上架体另一端进行加固操作；所以借助与第二旋紧器53垂直方向限位旋紧电池挡板和端部连接板，电池挡板与相邻电池挡板间设置第二垫块水平定位电池挡板；并对其连接处进行焊接；而上架体的另一端，基架横梁上设置第三夹具48水平限位连接杆，所述中间支撑板上设置第三垫块49进行垂直方向定位连接杆，对连接杆与上架横板连接处进行焊接固定，从而完成整个电池架的焊接工作。

本实施例通过焊接工装夹具对混合动力汽车顶置电池架进行焊接，大大减少了人工焊接的成本和时间，并且保证了焊接的精度和焊件尺寸的稳定。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种混合动力汽车顶置电池架的焊接工装夹具，所述混合动力汽车顶置电池架包括基架(1)和设置在基架上端的上架体(2)，其特征在于所述夹具包括夹具体(3)，所述夹具体固定基架(1)，所述基架(1)包括两基架横梁(11)，两基架横梁(11)间设置数个中间支撑板(12)，所述基架横梁(11)两端固定连接端部连接板(13)，所述基架横梁(11)的外侧焊接固定侧翼连接板(14)；所述上架体(2)包括两上架横板(21)，两上架横板(21)间设置数个电池挡板(22)，所述上架横板两端下端设置支撑上架体的左、右挡板(23、24)；所述夹具体(3)包括相向设置的两限位板(31)，所述限位板与基架的侧翼连接板(14)、端部连接板螺栓固定；两限位板(31)平行设置，且端部连接焊接变位装置(32)；所述基架上端固定设置定位元件(4)，所述定位元件(4)水平限位上架体(2)，所述上架体(2)和基架上设置水平方向和垂直方向上夹紧上架体和基架的夹紧装置(5)；所述定位元件包括固定设置在基架横梁上的左右限位块(41、42)，所述限位块设置限位凹槽(43)与上架体左、右挡板(23、24)配合限位；所述夹紧装置(5)包括限位板内侧设置的水平夹紧装置(51)，所述水平夹紧装置(51)与左右限位块(41、42)配合夹紧上架体；所述上架体和基架外侧设置垂直方向夹紧上架体和基架的垂直夹紧装置(52)。

2.根据权利要求1所述的混合动力汽车顶置电池架的焊接工装夹具，其特征在于所述焊接变位装置(32)包括与限位板(31)螺栓固定的轮转固定板(321)，所述轮转固定板上固定设置具有轮轴(322)的轮盘(323)，所述轮轴(322)套设具有脚轮(33)的支撑支架(34)。

3.根据权利要求2所述的混合动力汽车顶置电池架的焊接工装夹具，其特征在于所述轮盘外圆周上设置数个均匀的限位凹槽(324)，当轮转装置转到所需角度时通过所述限位凹槽(324)内设置销轴与支撑支架(34)配合限位。

4.根据权利要求1所述的混合动力汽车顶置电池架的焊接工装夹具，其特征在于所述上架体与基架间设置垫板(44)；所述上架体的上架横板(21)间设置卡位板(45)；所述卡位板向基架凸出限位上架横板(21)。

5.一种混合动力汽车顶置电池架的装配生产方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)将基架横梁(11)、中间支撑板(12)、端部连接板、侧翼连接板焊接形成基架(1)；

(2)将上架横板(21)、电池挡板(22)、左右挡板(23、24)焊接形成上架体(2)；

(3)采用权利要求1所述的焊接工装夹具固定限位基架(1)和上架体(2)，并采用夹紧装置(5)夹紧焊接形成电池架。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述方法步骤(3)中基架(1)和上架体(2)焊接采用焊接变位装置进行多工位多工序焊接。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述方法还包括基架(1)和上架体(2)焊接固定后进行焊接加固基架(1)和上架体(2)结构的附属部件(6)的焊接工序以及补充焊接电池挡板(22)和支撑杆(7)的焊接工序。

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