用于鋰電池焊接設備的鋰電池夾裝裝置

郝玲

摘要：現有的方形手機鋰電池生產工藝中，一般以鋰電池的邊緣作為定位基準，采用這種定位方式，電池的外形尺寸對焊接質量影響較大，要確保焊接的合格率，就必須提高電池外形尺寸精度，后果是大幅度提高電池成本，如果能使電池的理論中心面與夾具的實際中心面重合，則會消除焊接質量對電池外形尺寸的依賴，從而有效降低生產成本。基于此，本文提出一種用于鋰電池焊接設備的鋰電池夾裝裝置。

關鍵詞：鋰電池；焊接設備；夾裝裝置

1用于焊接鋰電池的焊接設備特征

其特征在于，包括將極耳、蓋板固定在鋰電池本體上的鋰電池夾裝裝置，對鋰電池夾裝裝置進行輸送的輸送裝置，以及輸送裝置旁側設置的用于焊接蓋板、極耳和鋰電池本體為一體的超聲波焊接裝置，鋰電池夾裝裝置包括支撐板，支撐板的上板面上設置有用于安裝鋰電池本體的固定孔，固定孔的上方設置有用于壓緊蓋板、極耳固定在鋰電池金屬頂柱上部的壓板，壓板固定在一立狀布置的升降桿的上端，升降桿與支撐板上設置的用于調節升降桿上、下移動的調節機構相連接，輸送裝置包括機架以及機架上設置的對支撐板相對應的兩邊部進行支撐和輸送的第一、二輸送機構，第一、二輸送機構之間設置有用于截取輸送裝置上輸送的鋰電池夾裝裝置進行焊接的取料裝置，取料裝置包括升降臺以及調節升降臺沿鉛垂方向進行移動的第一驅動機構，升降臺上表面靠近輸送裝置出料端的一側邊部設置有立狀布置的擋板，升降臺靠近輸送裝置進料端的外側設置有用于對升降臺上的鋰電池夾裝裝置進行固定的鎖緊機構，鎖緊機構包括支座以及調節支座沿鉛垂方向進行移動的第二驅動機構，支座上設置有用于固定鋰電池夾裝裝置的推板以及調節推板進行移動的第三驅動機構，推板與支座沿輸送裝置的輸送方向構成滑動導向連接配合，擋板和推板均沿垂直于輸送裝置的輸送方向設置，超聲波焊接裝置與升降臺上、下對應布置；支撐板垂直于輸送裝置輸送方向的一側邊部開設有定位孔，擋板靠近鎖緊機構的一側板面上設置有定位塊，定位孔與定位塊構成卡接定位配合；第一、二輸送機構為輸送輥/輸送帶/輸送鏈構成，支撐板和機架上設置有對支撐板位置進行檢測的到位檢測組件。

2焊接夾具設計要求

2.1中心定位精度高、自動、速度快

為確保鋰電池焊接質量，安裝固定焊件1和焊件2時必須要對準中心，且中心定位精度要求不超過±0.5mm；此外，為減輕大批量電池焊接的勞動強度，提高生產效率，需要采用自動、快速的機構來完成中心定位。

2.2結構設計可靠、實用、精巧

夾具中各零部件受力均勻，連接合理；盡可能采用通用件、標準件、可拆卸零部件，便于修理與維護；結構簡單，設計精巧，外形美觀、運行持久，不易損壞。

2.3便于安裝與焊接操作

焊件能輕松地在夾具中裝卸，夾緊力適中；夾具采用最佳方位固定焊件，便于施焊；超聲波焊在實際焊接過程中，不存在受熱傳導與電阻率等因素的影響，對于不同厚度的非鐵金屬箔片都能有效地進行焊接，尤其是保證目前常用的鋁、銅箔片的焊接質量，更能突出其焊接優勢。

3焊接夾具結構組成與設計圖

3.1結構組成

手機鋰電池中心定位焊接夾具主要由底板、中心定位（夾緊）機構兩部分組成。中心定位夾緊機構包括：滑軌、滑塊、氣缸連接件、氣缸座、夾緊塊、擋片、超薄氣缸、可調氣管接頭、滑塊連接板、拉桿、過渡塊、旋轉條、工件托板，如圖1所示。

此外，在中心定位（夾緊）機構中，氣缸可通過氣管與腳踏閥連接，由腳踏實現自動中心定位，操作者可利用腳控制開始和停止，騰出雙手實施焊接，更加合理、方便、高效。

3.2工作原理及步驟

3.2.1工作原理

如圖2所示，焊接夾具中氣缸啟動后，帶動旋轉條6繞銷軸17（6×20）轉動，旋轉條再帶動拉桿4、滑塊連接板3一起轉動。由于運動機構是中心對稱機構，銷軸17的中心是機構的對稱中心，當旋轉條左右擺動時，兩個夾緊塊11會同時向中間靠攏，或同時向兩邊分開，夾緊塊11分開時放入工件，氣缸推動旋轉條，夾緊塊向中間靠攏，夾緊工件，實現中心定位。工件被夾緊時，對左、右夾緊塊有反作用力，此力能消除由銷與孔的間隙而引起的定位誤差，提高定位精度。

3.2.2工作步驟

（1）起始：該焊接夾具工作前處于起始狀態，工件托板空置，夾緊塊在最大距離處。（2）放入焊件1與焊件2：在工件托板上水平放入焊件1，使極耳朝向導線放置的方向，在卡槽處，放入焊件2，焊件2一端與擋板接觸并定位。（3）夾具夾緊固定與中心定位：腳踏（或手動）啟動夾具，氣缸工作，旋轉條繞著銷軸轉動，帶動拉桿、滑塊連接板一起轉動，從而使夾緊塊向中心相對直線運動，使焊件1被夾緊的同時，與夾具預設的中心進行定位。（4）焊接：對已完成中心定位的焊件1與焊件2，采用手工焊接實現連接。（5）松開夾緊塊：焊完后，腳踏（或手動）關閉夾具，松開夾緊塊，取出已經焊完的焊件1與焊件2連接體，焊接夾具回復起始狀態，如此循環往復進行工作。

4結束語

針對企業大批量生產鋰電池的實際情況，為保證焊接質量及減輕人的勞動強度，設計了中心定位焊接夾具。該夾具可以大幅度縮短裝配、定位所需時間，提高工作效率，降低勞動成本，同時，由于結構簡單、操作方便、中心定位精度高，取得了良好的應用效果。

參考文獻：

[1]朱寶華.光纖激光器在鋰電池焊接中的應用[J].焊接技術，2014（09）.

[2]孫海燕.動力鋰電池蓋帽焊接夾具設計[J].電焊機，2015（08）.

（作者單位：寧德新能源科技有限公司）