CN108145980B - 一种塑料件自动化超声波-热铆焊设备及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种塑料件自动化超声波‑热铆焊设备及其使用方法，该设备包括焊接工装及焊接机，使用时焊接工装通过换模小车上表面的滚轮进入焊接机内，将下模板固定在工作平台上中模板固定在中模板固定板上上模板固定在上模板固定板上，启动焊接机后不同的气缸分别驱动中模板固定板和上模板固定板沿焊接机内的导轨向下运动，带动中模板和上模板一起向下运动，待中模板上的压点与塑料件接触并压紧，上模板上的超声波焊接头和热铆焊接头开始焊接。该焊接设备自动化程度高、焊接效果好，极大地减轻了劳动强度，塑料件的压紧及焊接同时自动进行。

Description

一种塑料件自动化超声波-热铆焊设备及其焊接方法
技术领域
本发明涉及机械设计制造技术领域，具体涉及一种汽车塑料件自动化超声波-热铆焊接设备和相应的焊接方法。
背景技术
与传统的金属、陶瓷材料相比，塑料由于其轻量化、易加工成型、韧性好、成本低等诸多显著优点，在工业产品上应用较为广泛，越来越多的机械设备零部件采用塑料件，在汽车行业尤其明显。大部分的塑料件都是分开制造成型然后组装在一起，由此引出塑料件的连接问题。
现有的塑料件之间的连接方式主要包括卡扣连接结构、粘胶连接结构和超声波或热铆焊接方式以及螺钉连接结构等。其中卡扣连接结构是指一个塑料件上设计有卡子结构，另一个塑料件上设计有扣子结构，两个结构合在一起互相勾连实现连接固定，这种连接方式通常在需要拆卸的情况下使用，缺点是勾的程度不够紧，卡勾容易断裂失效。粘胶连接结构是指在两个塑料件连接面上涂胶，通过胶水的作用使两个塑料件粘连在一起，但胶水容易产生异味，不环保。超声波焊接结构是指通过超声波机发热，将塑料件贴合处熔化并发生相互粘连，然而现有的超声波或热铆方式均使用简易工装甚至不用工装的方式进行焊接操作，焊接压紧力不够，效果不好，废品率高，也无法实现自动焊接，生产效率低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有塑料件超声波或热铆接方式存在的上述不足，提供一种新型的焊接设备及工装，由此实现了不同塑料件之间的自动化快速焊接，焊接可靠性好、合格率高，生产效率得到了极大的提高。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种塑料件自动化超声波及热铆焊设备，包括焊接工装和焊接机。
其中焊接工装包括上模板、中模板、下模板，在上模板上设置有超声焊接头和热铆焊接头，在中模板上设置有压点；
所述焊接机包括工作台、导轨、中模板固定板、上模板固定板以及机壳，所述工作台用于固定焊接工装的下模板，所述导轨设置在焊接机内，焊接工装的上模板可固定在上模板固定板上，焊接工装的中模板可固定在中模板固定板上，中模板固定板和上模板固定板由不同的气缸驱动，可分别沿导轨作直线运动从而带动上模板、中模板运动，待其运动到适当位置后，中模板上的压点将放置在下模板上的塑料件压紧固定，上模板上的超声焊接头和热铆焊接头进行焊接。
进一步的，所述焊接工装还包括多个支撑柱，用于在焊接前和焊接后支撑上模板、中模板、下模板。
进一步的，所述塑料件自动化超声波及热铆焊设备还包括换模小车，在换模小车上表面设置有滚轮，滚轮的高度与焊接机的工作台相当，便于焊接工装的安装和卸下。
进一步的，所述焊接机底部设置有脚轮，便于整个设备的移动。
进一步的，所述中模板固定板和上模板固定板由不同的气缸驱动，沿导轨作直线运动。
进一步的，上模板上的超声焊接头和热铆焊接头的垂直投影位于中模板上的压点的垂直投影内部，超声焊接头的数量为7个，热铆焊接头的数量为1个。
上述塑料件自动化超声波及热铆焊设备的使用方法，包括以下步骤：(a)通过支撑柱将焊接工装的中模板置于下模板上，然后通过支撑柱将上模板置于中模板上，接着将焊接工装转移至焊接机的工作平台上；(b)将上模板固定在上模板固定板上，将中模板固定在中模板固定板上，将下模板固定在工作平台上，取下所有支撑柱；(c)启动焊接机，气缸驱动中模板固定板和上模板固定板沿导轨向下运动，带动中模板和上模板一起向下运动，待中模板上的压点将待焊接的塑料件压紧后，由上模板上的超声焊接头和热铆焊接头进行焊接；(d)焊接完成后，中模板及上模板向上运动，取出焊好的塑料件，放入新的待焊接塑料件继续下一个产品的焊接。
进一步的，焊接工装通过换模小车表面的滚轮转移至焊接机的工作平台上，滚轮的高度与工作平台的高度相当。
进一步的，焊接工装上模板上的超声焊接头和热铆焊接头的垂直投影位于中模板上的压点的垂直投影内部，超声焊接头的数量为7个，热铆焊接头的数量为1个。
进一步的，所述焊接机底部设置有脚轮。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)塑料件的压紧及焊接同时自动进行，气缸产生的足够大的压紧力可保证良好的焊接效果，极大地提高了生产效率和良品率，经过批量生产验证，焊接速度由原来的手工焊接15分钟/件提高到3分钟/件，焊接合格率由75％提高到近乎100％；(2)该焊接设备机动灵活，可固定在一处使用也可移动到相应的工作区，焊接工装的安装和卸下省时省力，极大地降低了劳动强度。
附图说明
图1为本发明焊接设备工作原理示意图；
图2为本发明焊接工装结构示意图；
图3为本发明焊接设备结构示意图。
其中，1-塑料件1，2-塑料件2，3-焊接工装，4-超声波焊接头，5-热铆焊接头，6-上模板，7-中模板，8-下模板，9-压点，10-支撑柱，11-工作台，12-导轨，13-中模板固定板，14-上模板固定板，15-气缸，16-机壳，17-换模小车，18-滚轮，19-气缸。
具体实施方式
为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步说明。
如图1-3所示的一种塑料件自动化超声波及热铆焊设备，主要包括焊接工装3、焊接机以及换模小车17三大部分。焊接工装3主要由上模板6、中模板7以及下模板8组成，在上模板6下表面对称设置有7个超声波焊接头4和1个热铆焊接头5(焊接头的数量均可视塑料件尺寸灵活增减)，在中模板上设置有压点9。从上往下俯视，超声波焊接头4和热铆焊接头5在多个压点范围之内。
焊接前，焊接工装的上、中模板之间以及中、下模板之间通过多个支撑柱进行支撑。焊接时将焊接工装放在换模小车17上表面的滚轮18上，滚轮的高度与焊接机的工作平台11等高，工人可以毫不费力的将焊接工装推入焊接机内。接着将下模板8固定在工作平台11上，将中模板7固定在中模板固定板13上，将上模板6固定在上模板固定板14上，待固定好后撤掉各个板之间的支撑柱。启动焊接机，气缸19和气缸15分别驱动中模板固定板13和上模板固定板14沿焊接机内的导轨12向下运动，带动中模板7和上模板6一起向下运动，运动到合适位置，中模板上的压点与提前放置好的塑料件1和塑料件2接触并压紧，塑料件固定到位后上模板上的超声波焊接头4和热铆焊接头5开始焊接。焊接完成后，两气缸分别驱动中模板固定板13和上模板固定板14沿导轨12向上运动，带动中模板7和上模板6一起向上运动，取出焊接好的塑料件放入下一个待焊接塑料件进入下一个焊接周期。焊接完成后，将支撑柱放入各个模板之间然后固定模板的螺钉，通过换模小车取出焊接工装。
在焊接机底部及换模小车底部均设置有万向轮，便于将整个焊接设备移动到相应的工作区，提高其机动灵活性。
经过批量生产验证，该套设备焊接速度由原来手工焊接15分钟/件提高到3分钟/件,产品合格率由75％提高到近乎100％，工人的生产效率大大提高同时劳动强度大幅下降，基本实现了自动化焊接。

Claims (2)

1.一种塑料件自动化超声波及热铆焊设备，其特征在于该设备包括焊接工装、焊接机和换模小车；其中焊接工装包括上模板、中模板、下模板以及多个用于在焊接前和焊接后支撑上模板、中模板、下模板的支撑柱，在上模板上设置有超声焊接头和热铆焊接头，在中模板上设置有压点，上模板上的超声焊接头和热铆焊接头的垂直投影位于中模板上压点的垂直投影内部，超声焊接头的数量为7个，热铆焊接头的数量为1个；所述换模小车的上表面和底部分别设置有滚轮和脚轮，滚轮的高度与焊接机的工作台相当；所述焊接机包括工作台、导轨、中模板固定板、上模板固定板以及机壳，所述工作台用于固定焊接工装的下模板，所述导轨设置在焊接机内，焊接工装的上模板固定在上模板固定板上，焊接工装的中模板固定在中模板固定板上；中模板固定板和上模板固定板沿导轨作直线运动，从而带动上模板、中模板运动，待其运动到一定位置后，中模板上的压点将放置在下模板上的塑料件压紧固定，由上模板上的超声焊接头和热铆焊接头进行焊接；该设备的使用方法包括以下步骤：
（a）通过支撑柱将焊接工装的中模板置于下模板上，然后通过支撑柱将上模板置于中模板上，接着将焊接工装通过换模小车表面的滚轮转移至焊接机的工作台上；
（b）将上模板固定在上模板固定板上，将中模板固定在中模板固定板上，将下模板固定在工作平台上，取下所有支撑柱；
（c）启动焊接机，气缸驱动中模板固定板和上模板固定板沿导轨向下运动，带动中模板和上模板一起向下运动，待中模板上的压点将待焊接的塑料件压紧后，由上模板上的超声焊接头和热铆焊接头进行焊接；
（d）焊接完成后，中模板及上模板向上运动，取出焊好的塑料件，放入新的待焊接塑料件继续焊接；
（e）焊接完成后，将支撑柱放入各个模板之间，然后固定模板的螺钉，通过换模小车取出焊接工装。
2.如权利要求1所述的一种塑料件自动化超声波及热铆焊设备，其特征在于：所述中模板固定板和上模板固定板由不同的气缸驱动沿导轨作直线运动。
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