鋼制輪輞專用縫焊機機構設計

王艷君

（天津機電職業技術學院，天津 300350）

0 引言

隨著國內共享單車行業井噴式的發展，作為傳統行業的自行車制造業長期產能保持平穩，面對突如其來的巨大訂單，急需迅速擴大產能以滿足市場需要。在自行車制造業中絕大多數部件已實現高效、自動化生產，然而自行車輪輞內圈焊接長期以來一直依靠手工使用通用縫焊機焊接，由焊接位置和空間所限，導致焊接效率和合格率難以提高。

鋼制輪輞專用縫焊機能夠有效實現鋼制自行車輪輞的自動裝夾、自動焊接一次完成，無需人工參與，焊接時間由原來的單件4 min提高至單件20 s，焊接合格率由手工焊接的70%提高至99%。該設備可人工上下料，大幅提高傳統加工效率，也可配合工業機器人，融入自動化生產線，實現全自動無人焊接。

該專用設備焊接產品為鋼制輪輞內圈，焊接工件如圖1所示。要求將雙側外圈翻邊牢固焊接于輪輞內側，此處焊接空間狹小且位于輪輞內部，對焊縫要求質量高。傳統工藝中由操作者使用通用縫焊機手工焊接。焊接時操作者視角局限，且焊接空間不足，導致焊接效率低下且合格率低，難以適應大規模生產。

1 自動焊接機構設計

現階段對于鋼制輪輞的焊接主要采用通用標準縫焊機手工縫焊，這種焊接手段主要有2個缺點。

（1）輪輞焊接角度與輪輞徑向不重合，而是成一定角度，焊接過程中在電機滾動時會產生軸向力，影響輪輞進給，在實際加工過程中必須人工輔助控制。

（2）輪輞雙側焊接分2次進行，焊接電流、壓力等難以保持一致，雙側焊縫質量低，合格率60%以下，且焊接過程需區分正反面，兩次焊接，效率低。

本焊機通過對電極的重新布局設計，采用單邊雙縫焊接方法，焊接電極均位于輪輞外側，電極根據焊縫角度進行加工保證焊接壓力均勻。電極對稱分布，工作時軸向力互相抵消，不需要額外輔助運動機構，傳統平穩，焊縫質量好。

圖1 待焊鋼制輪輞

正負電極位于輪輞外側，工作時電流依次通過焊縫1到導電底座再到焊縫2回到電極，2個側焊縫的電流與壓力保持一致，焊接質量高，一致性好。

2 焊接機構工作原理

對電極形狀進行重新加工，使電極與導電座的角度與焊縫實際焊接角度一致，保證焊接壓力均勻。并對電極進行重新布局，采用單邊雙縫結構進行焊接，保證了同一輪輞雙側焊縫焊接的電流，焊接壓力均相等，保證了輪輞焊接的一致性，提高焊接質量，雙側焊縫同時焊接，焊接效率提升了一倍。

由于電極雙側布局，有效的抵消了加工過程中產生的軸向力，消除了運動過程中的軸向位移，提高了系統工作的穩定性，使焊接過程更加平穩可控，提高了焊接的質量和精度。電極A，B與導電輪按照焊縫角度進行制作，保證焊接壓力均衡。由于電極A，B之間距離較近，為防止放電或短路，電極A，B之間需填充環氧玻璃布層壓板為絕緣體。其中托輥可上下移動，焊接過程中，待焊輪輞通過托輥固定于銅制導電輪上，電極下移進行焊接，輪輞旋轉動力由導電輪提供，電極A，B從動，輪輞旋轉一周后完成焊接，電極自動抬升，托輥松開，可配合生產線設備，進行，自動或人工上下料。

3 結論

輪輞專用焊接電極與單面雙縫布局設計極大的提高了輪輞焊接的效率和合格率。通過使用專用輪輞焊接電極，保證焊接壓力垂直于焊縫，雙側對稱電極，抵消焊接過程中軸向力，消除傳統通用焊機焊接輪輞過程中的軸向位移，主動導電輪配合從動電極可實現全過程自動焊接，無需輔助。

使用鋼制輪輞專用縫焊機焊接輪輞，較使用通用縫焊機焊接，焊接效率提高70%，焊接合格率由60%提高至97%，勞動強度大大降低，可配合其他環節，實現自動化生產。