專利名稱：多絲銅線束端頭成型裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種成型裝置，特別是涉及ー種多絲銅線束端頭成型裝置。還涉及利用這種多絲銅線束端頭成型裝置成型多絲銅線束端頭方法。
背景技術：
小截面多絲銅線束與導電銅片采用電阻焊エ藝連 接時，如果直接使用未成型的銅線束端頭與導電銅片連接，在焊接壓力的作用下多絲銅線束端頭勢必松散，僅有部分銅線束和導電銅片相連，從而影響導電效果。解決這ー問題的有效方法是在電阻焊エ藝前，將多絲銅線束端頭由松散結構擠壓預成型為緊密一體的矩形截面。公知的普通熱壓或冷壓成型方法是通過預熱后的壓頭向被成型件施壓成型或直接向被成型件施壓成型。為了保證小截面多絲銅線束預成型后與導電銅片焊接質量的可靠性和一致性，對多絲銅線束端頭預成型后的矩形截面尺寸有較高的精度要求，難以用公知的普通熱壓或者冷壓方法進行成型。
發明內容為了將多絲銅線束端頭與導電銅片連成一體，本實用新型提供一種多絲銅線束端頭成型裝置。該裝置由成型夾具、加壓機構、電源和控制器組成，在壓力作用下，利用電流通過成型區時產生的電阻焦耳熱作為多絲銅線束端頭變形所需熱量的方法，可以實現小截面多絲銅線束端頭的高精度精密成型；采用精密中頻逆變電阻焊直流電源精確控制成型加熱電流的大小和時間，可以實現多絲銅線束端頭變形所需熱量的精確可控；成型夾具兩側采用耐高溫陶瓷絕緣材料，可以保證精確控制的加熱電流唯一流經多絲銅線束端頭；成型夾具兩側止擋機構和銅線束端頭定位機構采用電控氣動閉合方式，可以實現銅線束的快速裝卸；采用Pm級高精度位移傳感器，應用變形位移量控制通電時間的方法，與成型夾具配合，可以實現小截面多絲銅線束端頭熱擠壓矩形截面成型時高精度尺寸的穩定控制；中頻逆變電阻焊直流電源采用三相對稱供電，電源功率因數高、節能，成型過程中不需外加輔助材料，可以很好地將多絲銅線束端頭與導電銅片連成一體。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是ー種多絲銅線束端頭成型裝置，包括工作臺I、電源28和控制器29，電源28和控制器29固定在工作臺I上，其特點是還包括成型夾具和加壓機構；成型夾具包括右支撐架2、右止擋氣缸3、右導向套4、右止擋氣缸軸5、右安裝套6、下導電極7、下導電板9、絕緣膠木板10、成型夾具安裝座11、左安裝套12、左止擋氣缸軸13、左導向套14、左止擋氣缸15和左支撐架16，成型夾具安裝座11固定在工作臺I上，下導電板9設計為水冷結構；成型夾具安裝座11上從下到上依次固定絕緣膠木板10、下導電板9和下導電極7，下導電極7通過螺釘壓緊在下導電板9上，下導電極7的上表面中心位置有矩形凸臺面；左支撐架16和右支撐架2分別固定于工作臺I上成型夾具安裝座11的左右兩側，左止擋氣缸15由左支撐架16支撐，左止擋氣缸軸13與左安裝套12固連，左絕緣塊34位于左安裝套12中；右止擋氣缸3由右支撐架2支撐，右止擋氣缸軸5與右安裝套6固連，右絕緣塊33位于右安裝套6中；左、右安裝套12和6的下表面與下導電極7之間留有間隙；定位氣缸30固定在成型夾具安裝座11后面，位于加壓氣缸架25與固定絕緣膠木板10、下導電板9和下導電極7之間；定位塊32與定位氣缸軸31采用絕緣連接方式固連。加壓機構包括加壓氣缸24、氣缸軸23、上導電板安裝座22、絕緣膠木板21、上導電板20、水冷套18和上導電極17 ;加壓氣缸24置于加壓氣缸架25上方，上導電板安裝座22與氣缸軸23固連，上導電板20隔著絕緣膠木板21通過螺釘與上導電板安裝座22固連，上導電板20的下方安裝水冷套18，上導電極17采用過盈配合方式嵌入水冷套18中；上導電極17下端面尺寸與下導電極7的矩形凸臺面尺寸等大并兩兩對中；電源28采用中頻逆變電阻焊直流電源，并靠近加壓氣缸架25安放，電源28的正、負輸出端通過導電排26、27分別與上導電板20和下導電板9電連接；控制器29與電源28之間有接ロ電路。所述的下導電極7材料是純金屬鎢。 所述的下導電板9材料是紫銅。所述的上導電極17材料是純金屬鎢。所述的上導電板20材料是紫銅。所述的水冷套18材料是紫銅。所述的導電排26、27材料是紫銅。所述的位移傳感器19是y m級高精度位移傳感器。所述的左、右絕緣塊34、33是耐高溫絕緣陶瓷材料。本實用新型的有益效果是本實用新型在壓力作用下，利用電流通過成型區時產生的電阻焦耳熱作為多絲銅線束端頭變形所需熱量的方法，實現了小截面多絲銅線束端頭的高精度精密成型；采用精密中頻逆變電阻焊直流電源精確控制成型加熱電流的大小和時間，實現了多絲銅線束端頭變形所需熱量的精確可控；成型夾具兩側采用耐高溫陶瓷絕緣材料，保證了精確控制的加熱電流唯一流經多絲銅線束端頭；成型夾具兩側止擋機構和銅線束端頭定位機構采用電控氣動閉合方式，實現了銅線束的快速裝卸；采用Pm級高精度位移傳感器，應用變形位移量控制通電時間的方法，與成型夾具配合，實現了小截面多絲銅線束端頭熱擠壓矩形截面成型時高精度尺寸的穩定控制；中頻逆變電阻焊直流電源采用三相對稱供電，電源功率因數高、節能，成型過程中不需外加輔助材料，實現了小截面多絲銅線束端頭高效、高質和低成本的精密熱擠壓成型。下面結合具體實施方式
對本實用新型作詳細說明。
圖I是本實用新型多絲銅線束端頭成型裝置的結構示意圖。圖2是圖I中A-A局部俯視放大圖。圖中，I-工作臺，2-右支撐架，3-右止擋氣缸，4-右導向套，5-右止擋氣缸軸，6-右安裝套，7-下導電極，8-多絲銅線束，9-下導電板，10,21-絕緣膠木板，11-成型夾具安裝座，12-左安裝套，13-左止擋氣缸軸，14-左導向套，15-左止擋氣缸，16-左支撐架，17-上導電極，18-水冷套，19-位移傳感器，20-上導電板，22-上導電板安裝座，23-氣缸軸，24-加壓氣缸，25-加壓氣缸架，26,27-導電排，28-電源，29-控制器，30-定位氣缸，31-定位氣缸軸，32-定位塊，33-右絕緣塊，34-左絕緣塊，35-左止擋氣缸電磁閥通電信號，36-右止擋氣缸電磁閥通電信號,37-加壓氣缸電磁閥通電信號,38-定位氣缸電磁閥通電信號。
具體實施方式
參照圖I、圖2，本實用新型多絲銅線束端頭成型裝置由成型夾具、加壓機構、電源28和控制器29組成。成型夾具由左、右氣動止擋機構、線束頂端氣動定位機構和下導電回路組成。左、右氣動止擋機構完全對稱。成型夾具包括右支撐架2、右止擋氣缸3、右導向套4、右止擋氣缸軸5、右安裝套6、下導電極7、下導電板9、絕緣膠木板10、成型夾具安裝座11、左安裝套12、左止擋氣缸軸13、左導向套14、左止擋氣缸15和左支撐架16，其作用是為了實現線束端 部矩形成型的左右兩側限位。成型夾具安裝座11固定在工作臺I上，成型夾具安裝座11上從下到上依次固定絕緣膠木板10、下導電板9和下導電極7，下導電極7通過螺釘壓緊在下導電板9上，下導電極7的上表面中心位置有矩形凸臺面；右止擋氣缸3由右支撐架2支撐，右止擋氣缸軸5和右安裝套6相連，右絕緣塊33安裝在右安裝套6中、由右安裝套6頂部的兩個螺釘頂紫。由于右導向套4的導向作用，可保證右止擋氣缸3帶動右安裝套6左右移動時不會發生偏擺。左氣動止擋機構與上述原理相同。下導電回路由下導電極7、下導電板9構成。下導電極7采用純金屬鎢材料，純金屬鎢材料雖然電導率較其它銅合金電極材料低，但卻具有很好的高溫硬度，且在高溫下和線束銅材不易發生粘連；下導電極7的上凸臺面寬度設計為線束端部成型后要求的矩形寬度。下導電板9選用紫銅材料，為了加強散熱，設計為水冷結構。裝配吋，下導電極7通過螺釘壓緊在下導電板9上之后，再經絕緣膠木板10將其安裝固定于成型夾具安裝座11 ;左、右氣動止擋機構的高度應保證左、右安裝套12、6的下表面與下導電極7之間留有間隙，保證左、右安裝套12和6在左右移動時不會與下導電極7接觸發生摩擦。線束頂端氣動定位機構由定位氣缸30、定位氣缸軸31和定位塊32組成，完成線束端部矩形成型的頂端限位。定位氣缸30固定在成型夾具安裝座11后面，位于加壓氣缸架25與固定絕緣膠木板10、下導電板9和下導電極7之間；定位塊32的安裝高度應保證定位塊32在前后移動時不會和下導電極7的上凸臺面發生接觸摩擦；定位塊32和定位氣缸軸31采用絕緣連接方式，避免加熱電流通過其形成分流回路。左、右絕緣塊34和33，選用耐高溫絕緣陶瓷材料，左、右絕緣塊34和33以及與之配套的左、右安裝套12和6的加工精度，應能保證與下導電極7的上凸臺兩側面的平行度精度要求。加壓機構包括加壓氣缸24、氣缸軸23、上導電板安裝座22、絕緣膠木板21、上導電板20、水冷套18和上導電極17。加壓氣缸24置于加壓氣缸架25上方，上導電板安裝座22與氣缸軸23固連，上導電板20隔絕緣膠木板21通過螺釘與上導電板安裝座22固連，上導電板20的下方安裝水冷套18，上導電極17采用過盈配合方式嵌入水冷套18中。上導電極17也采用純金屬鎢材料，上導電極17下端面矩形尺寸為線束端部成型后要求的矩形尺寸。上導電板20和水冷套18采用紫銅材料。裝配時，應保證加壓氣缸24在整個行程范圍內上下運動時的垂直度，同時還要保證上導電極17和下導電極7的上凸臺對中。電源28采用中頻逆變電阻焊直流電源，電源28的安放位置盡量靠近加壓氣缸架25,這樣可減小電源28的輸出損耗。電源28的正、負輸出端通過導電排26和27分別與上導電板20和下導電板9電連接，為了減小電源28的負載回路電阻，導電排26和27選用紫銅材料。由于定位塊32和定位氣缸軸31采用了絕緣連接方式，以及左、右絕緣塊34、33選用耐高溫絕緣陶瓷材料，在加壓氣缸24帶動上導電極17壓緊多絲銅線束8后，電源28的輸出電流將形成從電源28的正輸出端，經由導電排26、上導電板20、水冷套18、上導電極17、多絲銅線束8、下導電極7、下導電板9和導電排27，到電源28的負輸出端的唯一通路。根據焦耳定律，當電流流過成型區吋，由于存在成型區電阻(包括上導電極17和多絲銅線束8之間的接觸電阻、多絲銅線束8和下導電極7之間的接觸電阻、多絲銅線束8中各銅絲之間的接觸電阻以及多絲銅線束8中各銅絲的內部電阻)，將產生電阻焦耳熱，電阻焦耳熱的大小等于電流的平方、通電時間和成型區電阻的乘積。電流流過成型區時產生的電阻焦耳熱提供多絲銅線束8端部變形所需的熱量，在加壓氣缸24施加的壓カ的共同作用下，加之定位塊32以及左絕緣塊34和右絕緣塊33的約束，即可實現小截面多絲銅線束的矩形成型。為確保小截面多絲銅線束的精密矩形成型，電源28應選擇I安培和I毫秒的電流及時間控制分辨率的中頻逆變電阻焊直流電源。控制器29用于實現成型過程的自動控制。控制器29通過檢測左止擋氣缸13、右 止擋氣缸3、加壓氣缸24和定位氣缸30的磁性開關信號，按設計程序控制左止擋氣缸電磁閥通電信號35、右止擋氣缸電磁閥通電信號36、加壓氣缸電磁閥通電信號37和定位氣缸電磁閥通電信號38，從而實現相關氣缸的動作控制。同時，控制器29還有與電源28之間的接ロ電路，通過此接ロ電路發出電源28的開始通電信號、并接收電源28的通電結束信號。位移傳感器19固定在加壓氣缸架25上，用于檢測多絲銅線束8端部成型時高度方向的變形位移量。為了實現多絲銅線束端部的精密成型，位移傳感器19選用Pm級高精度位移傳感器。為了控制多絲銅線束成型后矩形截面的高度尺寸，采用了變形位移量控制通電時間的方法。成型過程中，控制器29通過位移傳感器19不斷檢測高度方向的實際變形位移量，并與設定的變形位移量比較，當實際變形位移量等于設定變形位移量吋，電源28停止輸出電流。成型過程如下I.給出成型槽閉合信號，控制器29接收到成型槽閉合信號后，發出左止擋氣缸電磁閥通電信號35、右止擋氣缸電磁閥通電信號36和定位氣缸電磁閥通電信號38。左絕緣塊34和右絕緣塊33靠攏下導電極7的兩側，定位塊32向前頂出，形成成型槽。2.將多絲銅線束8需成型的一端放入成型槽，使多絲銅線束8的成型端靠攏定位塊32。3.給出成型啟動信號，控制器29接收到成型啟動信號后，發出加壓氣缸電磁閥通電信號37，氣缸軸23隨即推動上導電極17向下運動直到將多絲銅線束8端部緊緊壓在下導電極7的上凸臺面上。4.控制器29發出電源28的開始通電信號。電源28按設定電流值開始通電，給多絲銅線束8端部提供變形所需的熱量。5.當控制器29檢測到位移傳感器19的實際變形位移量等于設定的變形位移量時，控制器29發出電源28的通電結束信號。[0034]6.控制器29關斷加壓氣缸電磁閥通電信號37，上導電極17抬起；然后控制器29再依次關斷左止擋氣缸電磁閥通電信號35、右止擋氣缸電磁閥通電信號36和定位氣缸電磁閥通電信號38。左絕緣塊34和右絕緣塊33分別離開下導電極7的兩側，定位塊32向后
退出，成型槽張開。7.將多絲銅線束8取出成型槽，重新執行I 6步驟。
權利要求1.一種多絲銅線束端頭成型裝置，包括工作臺(I)、電源(28)和控制器(29)，電源(28)和控制器(29)固定在工作臺(I)上，其特征在于還包括成型夾具和加壓機構；成型夾具包括右支撐架(2)、右止擋氣缸(3)、右導向套(4)、右止擋氣缸軸(5)、右安裝套(6)、下導電極(7)、下導電板(9)、絕緣膠木板(10)、成型夾具安裝座(11)、左安裝套(12)、左止擋氣缸軸(13)、左導向套(14)、左止擋氣缸(15)和左支撐架(16)，成型夾具安裝座(11)固定在工作臺(I)上，下導電板(9)設計為水冷結構；成型夾具安裝座(11)上從下到上依次固定絕緣膠木板(10)、下導電板(9)和下導電極(7)，下導電極(7)通過螺釘壓緊在下導電板(9)上，下導電極(7)的上表面中心位置有矩形凸臺面；左支撐架(16)和右支撐架(2)分別固定于工作臺(I)上成型夾具安裝座(11)的左右兩側，左止擋氣缸(15)由左支撐架(16)支撐，左止擋氣缸軸(13)與左安裝套(12)固連，左絕緣塊(34)位于左安裝套(12)中；右止擋氣缸(3)由右支撐架(2)支撐，右止擋氣缸軸(5)與右安裝套(6)固連，右絕緣塊(33)位于右安裝套(6)中；左、右安裝套(12、6)的下表面與下導電極(7)之間留有間隙；定位氣缸(30)固定在成型夾具安裝座(11)后面，位于加壓氣缸架(25)與固定絕緣膠木板(10)、下導電板(9)和下導電極(7)之間；定位塊(32)與定位氣缸軸(31)采用絕緣連接方式固連；加壓機構包括加壓氣缸(24)、氣缸軸(23)、上導電板安裝座(22)、絕緣膠木板(21)、上導電板(20)、水冷套(18)和上導電極(17);加壓氣缸(24)置于加壓氣缸架(25)上方,上導電板安裝座(22)與氣缸軸(23)固連，上導電板(20)隔著絕緣膠木板(21)通過螺釘與上導電板安裝座(22)固連，上導電板(20)的下方安裝水冷套(18)，上導電極(17)采用過盈配合方式嵌入水冷套(18)中；上導電極(17)下端面尺寸與下導電極(7)的矩形凸臺面尺寸等大并兩兩對中；電源(28)采用中頻逆變電阻焊直流電源，并靠近加壓氣缸架(25)安放，電源(28)的正、負輸出端通過導電排(26、27)分別與上導電板(20)和下導電板(9)電連接；控制器(29)與電源(28)之間有接口電路。
2.根據權利要求I所述的多絲銅線束端頭成型裝置，其特征在于所述的下導電極(7)材料是純金屬鎢。
3.根據權利要求I所述的多絲銅線束端頭成型裝置，其特征在于所述的下導電板(9)材料是紫銅。
4.根據權利要求I所述的多絲銅線束端頭成型裝置，其特征在于所述的上導電極(17)材料是純金屬鎢。
5.根據權利要求I所述的多絲銅線束端頭成型裝置，其特征在于所述的上導電板(20)材料是紫銅。
6.根據權利要求I所述的多絲銅線束端頭成型裝置，其特征在于所述的水冷套(18)材料是紫銅。
7.根據權利要求I所述的多絲銅線束端頭成型裝置，其特征在于所述的導電排(26、27)材料是紫銅。
8.根據權利要求I所述的多絲銅線束端頭成型裝置，其特征在于所述的位移傳感器(19)是μ m級高精度位移傳感器。
9.根據權利要求I所述的多絲銅線束端頭成型裝置，其特征在于所述的左、右絕緣塊(34,33)是耐高溫絕緣陶瓷材料。
專利摘要本實用新型公開了一種多絲銅線束端頭成型裝置，用于解決現有的電阻焊方法連接多絲銅線束與導電銅片連接質量差的技術問題。技術方案是該裝置包括工作臺(1)、電源(28)和控制器(29)、成型夾具和加壓機構，在壓力作用下，實現了多絲銅線束端頭的高精度精密成型；成型夾具兩側采用耐高溫陶瓷絕緣材料，保證了精確控制的加熱電流唯一流經多絲銅線束端頭；成型夾具兩側止擋機構和銅線束端頭定位機構采用電控氣動閉合方式，實現了銅線束的快速裝卸；采用μm級高精度位移傳感器，應用變形位移量控制通電時間的方法，與成型夾具配合，實現了多絲銅線束端頭成型時高精度尺寸的穩定控制。
文檔編號B23K11/24GK202539785SQ20122001091
公開日2012年11月21日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者張勇, 楊思乾, 謝紅霞, 馬鐵軍 申請人:西北工業大學