换挡轴总成装夹定位机构及激光焊接装置的制作方法

本发明属于设备加工领域，更具体地说，是涉及一种换挡轴总成装夹定位机构及激光焊接装置。

背景技术：

换挡轴总成是汽车变速箱的重要部件。现有的换挡轴总成需要由多个部件分阶段焊接而成，工序复杂，生产效率低，生产成本高。同时，由于用于焊接换挡轴总成的部件结构对称，形状相似，组装时出现拼接错误，加剧了换挡轴总成的加工难度和成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种换挡轴总成装夹定位机构及激光焊接装置，以解决现有技术中存在的换挡轴总成加工困难，加工成本高的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种换挡轴总成装夹定位机构，所述换挡轴总成包括换挡轴、换位座、支撑板和换挡摆杆，所述装夹定位机构包括总成底座、总成芯轴、定位机构；所述总成芯轴和所述定位机构设置于所述总成底座上；所述总成芯轴包括本体、轴孔和设置在所述本体上防错结构；所述轴孔穿设在所述本体上；

所述定位机构包括第一定位组件和第二定位组件；

所述换挡轴插接在所述轴孔中，所述换位座在所述总成芯轴上的摆放方位被所述防错结构限定；

在对所述换挡轴与所述支撑板之间的焊缝进行焊接时，所述第一定位组件将套接在所述换挡轴上的所述支撑板压紧在所述本体的顶面；

在对所述支撑板与所述换挡摆杆之间的焊缝、所述换挡摆杆与所述换挡轴之间的焊缝进行焊接时，所述第二定位组件将套接在所述换挡轴上的所述换挡摆杆压紧在所述支撑板上。

进一步地，所述防错结构包括设置在所述本体外周的定位台阶；所述换位座的底面抵接于所述定位台阶。

进一步地，所述防错结构还包括设置在所述定位台阶上的孔位，所述防错结构通过卡接在所述孔位中的卡位销与所述换位座侧壁上的波浪面啮合，以限定所述换位座在所述总成芯轴上的摆放方位。

进一步地，所述第一定位组件包括第一导轨、下导轨滑块板、下推拉气缸、下伸缩气缸、下压臂；

所述第一导轨固定在所述总成底板上且平行于水平面，所述下导轨滑块板与所述第一导轨滑动连接，所述下伸缩气缸设置于所述下导轨滑块板上，所述下压臂与所述下伸缩气缸的驱动轴固定连接，所述下伸缩气缸的驱动轴的轴向垂直于水平面；

所述下导轨滑块板与所述下推拉气缸的驱动轴固定连接，所述下推拉气缸的驱动轴的轴向平行于水平面；

所述下推拉气缸的驱动轴通过所述下导轨滑块板带动所述下压臂沿着所述第一导轨趋近或远离所述总成芯轴；

所述下伸缩气缸的驱动轴带动所述下压臂沿所述下伸缩气缸的驱动轴的轴向移动。

进一步地，所述防错结构还包括双孔定位杆、可调推杆、固定支架；所述固定支架上设有通孔；

所述双孔定位杆安装在所述通孔中，所述双孔定位杆的一端与所述可调推杆固定连接，所述可调推杆带动所述双孔定位杆沿所述通孔的轴向移动，以使得所述双孔定位杆远离所述可调推杆的一端插入或移出所述换位座的侧面卡位。

进一步地，所述总成芯轴的底部设置有用于调节所述总成芯轴的安装高度的高度调节装置。

进一步地，所述装夹定位机构还包括可移动平台，所述总成底板安装于所述可移动平台上；所述可移动平台带动所述总成底板按预设移动路径移动或按预设速率转动。

进一步地，所述定位机构还包括第三定位组件，该第三定位组件包括拔指推拉气缸、拔指滑块板、拔指定位块、拔指检测传感器；

所述总成底板上还设置有第三导轨，所述拔指滑块板安装于所述第三导轨上；

所述拔指推拉气缸与所述拔指滑块板连接，用于带动所述拔指滑块板沿着所述第三导轨趋近或远离所述总成芯轴；

所述拔指定位块设置于所述拔指滑块板上，当所述拔指推拉气缸带动所述拔指滑块板趋近至所述总成芯轴的指定位置时，所述拔指定位块用于限定所述换挡摆杆的拔指的位置，所述换挡摆杆嵌套于所述换挡轴上并安放在所述支撑板上；

在所述拔指定位块的上方设置有所述拔指检测传感器，用于检测所述换挡摆杆是否摆放到位。

进一步地，所述第二定位组件包括第二导轨、上导轨滑块板、上推拉气缸、摆臂气缸、旋转压臂；

所述第二导轨设置于所述总成底板上，所述上导轨滑块板与所述第二导轨滑动连接；

所述上推拉气缸与所述上导轨滑块板连接，用于带动所述上导轨滑块板沿所述第二导轨趋近或远离所述总成芯轴；

所述摆臂气缸设置于所述上导轨滑块板上；所述摆臂气缸与所述旋转压臂连接，用于使所述旋转压臂按预设的转动角度旋转压合所述换挡摆杆。

本发明的另一方面还提供了一种激光焊接装置，包括运动机构、激光焊接头，以及上述换挡轴总成装夹定位机构；所述激光焊接头设置于所述运动机构上；

在接收到第一焊接指令时，令所述第一定位组件将套接在所述换挡轴上的所述支撑板压紧在所述本体的顶面，所述运动机构带动所述激光焊接头对所述换挡轴与所述支撑板之间的焊缝进行焊接；

所述换挡轴与所述支撑板之间的焊缝焊接完毕后，移开所述第一定位组件，令所述运动机构带动所述激光焊接头对所述换位座与所述支撑板之间的焊缝进行焊接；

所述换位座与所述支撑板之间的焊缝焊接完毕后，将所述换挡摆杆套接在所述换位轴上，直至所述换挡摆杆的底端抵接于所述支撑板；

在接收到第二焊接指令时，令所述第二定位组件将套接在所述换挡轴上的所述换挡摆杆压紧在所述支撑板上，令所述运动机构带动所述激光焊接头对所述支撑板与所述换挡摆杆之间的焊缝、所述换挡摆杆与所述换挡轴之间的焊缝进行焊接；

移开所述第二定位组件，令所述运动机构带动所述激光焊接头对所述换挡摆杆顶面的焊缝进行焊接。

本发明提供的换挡轴总成装夹定位机构的有益效果在于：与现有技术相比，本发明提供的换挡轴总成装夹定位机构可实现对换挡轴总成部件的快速装夹定位，装夹定位机构设置的防错结构可以最大程度防止换挡轴总成部件装配出错，有利于换挡轴总成部件实现自动化旋转激光焊接，提高换挡轴总成的生产效率及焊接合格率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-a为换挡轴总成在焊接过程中的包含局部部件的立体图；

图1-b为换挡轴总成在装配完成后的立体图；

图2为本发明实施例提供的换挡轴总成装夹定位机构的俯视图；

图3为沿图2中b-b线的剖视结构图；

图4为换挡轴总成装夹定位机构的立体图；

图5为总成芯轴20的立体图；

图6为在放置有换挡轴总成后的总成芯轴的俯视图；

图7为沿图6中a-a线的剖视结构图；

图8为在放置有换挡轴总成后的总成芯轴的立体图；

图9为本发明实施例激光焊接装置执行一焊接动作时的立体图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1-a及图1-b，图1-a为换挡轴总成在焊接过程中的包含局部部件的立体图，图1-b为换挡轴总成在装配完成后的立体图。

其中，换挡轴总成包括换挡轴01、换位座02、支撑板03和换挡摆杆04。具体的，在换挡摆杆04的侧面上还设置有拔指041，换挡摆杆04包括了换挡摆杆本体和换挡摆杆帽。在焊接过程中，待焊接的焊缝包括了换挡轴01与支撑板03之间的焊缝001，换位座02与支撑板03之间的焊缝002，支撑板03和换挡摆杆04之间的焊缝003，换挡轴01与换挡摆杆帽之间的焊缝004，换挡摆杆帽与换挡摆杆本体之间的焊缝005。

请参照图2-8，图2为本发明实施例提供的换挡轴总成装夹定位机构的俯视图。图3为沿图2中b-b线的剖视结构图。图4为换挡轴总成装夹定位机构的立体图。图5为总成芯轴20的立体图。图6为在放置有换挡轴总成后的总成芯轴的俯视图。图7为沿图6中a-a线的剖视结构图。图8为在放置有换挡轴总成后的总成芯轴的立体图。

具体的，换挡轴总成装夹定位机构用于对待加工的换挡轴总成的部件进行定位。装夹定位机构包括总成底座10、总成芯轴20、定位机构；总成芯轴20和所述定位机构设置于总成底座10上；总成芯轴10包括本体、轴孔201和设置在所述本体上防错结构；轴孔201穿设在所述本体上；

所述定位机构包括第一定位组件和第二定位组件；

换挡轴01插接在轴孔201中，换位座02在总成芯轴20上的摆放方位被所述防错结构限定；

在对换挡轴01与支撑板03之间的焊缝进行焊接时，所述第一定位组件将套接在换挡轴01上的支撑板03压紧在所述本体的顶面；

在对支撑板03与换挡摆杆04之间的焊缝、换挡摆杆04与换挡轴01之间的焊缝进行焊接时，所述第二定位组件将套接在换挡轴01上的换挡摆杆04压紧在支撑板03上。

具体的，请参考图5，图5为总成芯轴20的立体图。总成芯轴10包括呈不规则的柱状结构的本体、设置在本体临近中心部位的轴孔201，以及防错结构。防错结构包括设置在本体外周的定位台阶。其中，换位座02的底面抵接于所述定位台阶。在定位台阶所在平面上设置有卡位销孔位202。通过卡接在卡位销孔位202中的卡位销24(参见图6)与换位座02侧壁上的波浪面啮合，以限定换位座20在总成芯轴20上的摆放方位。由于总成芯轴的定位台阶以及卡位销的限位作用，保证了换位座02只能按照固定方向套入总成芯轴20，其余角度方向均不能套入总成芯轴20，起到防止放错换位座的作用。同时，卡位销还可以对放入总成芯轴20的换位座02的摆放角度方向二次定位，防止换位座02摆放不正。

进一步地，如图6-7所示，防错结构还包括双孔定位杆211、可调推杆212、固定支架25；固定支架25上设有通孔；

双孔定位杆211安装在所述通孔中，双孔定位杆211的一端与可调推杆固定212连接，可调推杆212带动双孔定位杆211沿所述通孔的轴向移动，以使得双孔定位杆211远离可调推杆212的一端插入或移出换位座02的侧面卡位。

固定支架25通过固定部件26固定于总成芯轴20侧面的孔位203上。固定部件26可以是螺栓，而孔位203可以是与固定部件26适配的螺纹孔。

在一实施例中，在固定支架25安装双孔定位杆211的通孔中，设置有弹簧结构，该弹簧结构可使双孔定位杆211插入换位座02的侧面卡位。具体的，在将换位座02套入总成芯轴20前，需先通过可调推杆212带动双孔定位杆211向远离换位轴01的方向移动，换位座02套入总成芯轴20后，在弹簧结构的带动下，双孔定位杆211插入换位座02的侧面卡位，限定了换位座02的侧面卡位。由于双孔定位杆211的限位作用，可以有效防止换位座02转动。

具体的，如图2-4所示，所述第一定位组件包括第一导轨31、下导轨滑块板32、下推拉气缸33、下伸缩气缸34、下压臂35；

第一导轨31固定在总成底板10上且平行于水平面，下导轨滑块板32与第一导轨31滑动连接，下伸缩气缸34设置于下导轨滑块板32上，下压臂35与下伸缩气缸34的驱动轴固定连接，下伸缩气缸34的驱动轴的轴向垂直于水平面；

下导轨滑块板32与下推拉气缸33的驱动轴固定连接，下推拉气缸33的驱动轴的轴向平行于水平面；

下推拉气缸33的驱动轴通过下导轨滑块板32带动下压臂35沿着第一导轨31趋近或远离总成芯轴20；

下伸缩气缸33的驱动轴带动下压臂35沿下伸缩气缸33的驱动轴的轴向移动。

在焊接焊缝001时，第一定位组件用于固定支撑板03的位置。在总成芯轴套上换位轴01、换位座02、支撑板03后，下推拉气缸接通气体动作，带动安装在下导轨滑块板32上的下伸缩气缸33向换位轴01方向移动。当下压臂35移动到指定位置(即处于支撑板03的上方)，下导轨滑块板32停止运动。下伸缩气缸33带动下压臂35向下移动，压紧支撑板03。此时，可执行对焊缝001的焊接动作。

具体的，参照图3，总成芯轴20的底部设置有用于调节总成芯轴20的安装高度的高度调节装置23。

为了适配不同长度的换位轴，总成芯轴20的底部可以设置有可调节高度的高度调节装置23。

进一步地，参照图9，所述装夹定位机构还包括可移动平台60，总成底板10安装于可移动平台60上；可移动平台60带动总成底板10按预设移动路径移动或按预设速率转动。

在一实施例中，可移动平台60可以是旋转分度盘。旋转分度盘，又叫分度台或分度盘，主要是以蜗轮蜗杆式结构为主。旋转分度盘可带动总成底板10圆周旋转运动。

进一步地，参照图2-4，所述定位机构还包括第三定位组件，该第三定位组件包括拔指推拉气缸53、拔指滑块板52、拔指定位块54、拔指检测传感器55；

总成底板10上还设置有第三导轨51，拔指滑块板52安装于所述第三导轨上；

拔指推拉气缸53与拔指滑块板52连接，用于带动拔指滑块板52沿着第三导轨51趋近或远离总成芯轴20；

拔指定位块54设置于拔指滑块板52上，当拔指推拉气缸53带动拔指滑块板52趋近至总成芯轴20的指定位置时，拔指定位块54用于限定换挡摆杆04的拔指041的位置，换挡摆杆04嵌套于换挡轴01上并安放在支撑板03上；

在拔指定位块54的上方设置有拔指检测传感器55，用于检测换挡摆杆04是否摆放到位。

在一实施例中，当焊缝001和002焊接完成后，拔指推拉气缸53带动拔指滑块板52趋近至总成芯轴20的指定位置。此时，可将换挡摆杆04嵌套于换挡轴01上并安放在支撑板03上，并使拔指041卡在拔指定位块54内。拨指定位块54卡住拨指041两侧端面，保证换挡摆杆04和换位座02之间的相对偏摆角度方向。拨指检测传感器55开始检测换挡摆杆04是否已经放入正确位置，当检测到位信号后，反馈到控制系统确认换挡摆杆04到位。

进一步地，如图2-4所示，所述第二定位组件包括第二导轨41、上导轨滑块板42、上推拉气缸43、摆臂气缸44、旋转压臂45；

第二导轨41设置于总成底板10上，上导轨滑块板42与第二导轨41滑动连接；

上推拉气缸43与上导轨滑块板42连接，用于带动上导轨滑块板42沿第二导轨41趋近或远离总成芯轴20；

摆臂气缸44设置于上导轨滑块板41上；摆臂气缸44与旋转压臂45连接，用于使旋转压臂45按预设的转动角度旋转压合换挡摆杆04。

在一实施例中，当确定换挡摆杆04到位之后，上推拉气缸43带动上导轨滑块板42趋近至总成芯轴20，然后摆臂气缸44带动旋转压臂45按预设的转动角度旋转压合换挡摆杆04。在此处，转动角度可以是90°。旋转压臂45的运动轨迹为螺旋向下。

本发明提供的换挡轴总成装夹定位机构的有益效果在于：与现有技术相比，本发明提供的换挡轴总成装夹定位机构可实现对换挡轴总成部件的快速装夹定位，装夹定位机构设置的防错结构可以最大程度防止换挡轴总成部件装配出错，有利于换挡轴总成部件实现自动化旋转激光焊接，提高换挡轴总成的生产效率及焊接合格率。

参照图9，图9为本发明实施例激光焊接装置执行一焊接动作时的立体图。本发明的另一方面还提供了一种激光焊接装置，包括运动机构80、激光焊接头70，以及上述换挡轴总成装夹定位机构；激光焊接头70设置于运动机构80上；

在接收到第一焊接指令时，令所述第一定位组件将套接在换挡轴01上的支撑板03压紧在所述本体的顶面，运动机构80带动激光焊接头70对换挡轴01与支撑板03之间的焊缝进行焊接；

换挡轴01与支撑板03之间的焊缝焊接完毕后，移开所述第一定位组件，令运动机构80带动激光焊接头70对换位座02与支撑板03之间的焊缝进行焊接；

换位座02与支撑板03之间的焊缝焊接完毕后，将换挡摆杆04套接在换位轴01上，直至换挡摆杆04的底端抵接于支撑板03；

在接收到第二焊接指令时，令所述第二定位组件将套接在换挡轴01上的换挡摆杆04压紧在支撑板03上，令运动机构80带动激光焊接头70对所述支撑板03与换挡摆杆04之间的焊缝、换挡摆杆04与换挡轴01之间的焊缝进行焊接；

移开所述第二定位组件，令运动机构80带动激光焊接头70对换挡摆杆40顶面的焊缝进行焊接。

具体的，运动机构80可以是机器臂，可以根据预设的程序将激光焊接头70移动到指定位置，使激光焊接头70对准待焊接的焊缝。

在执行第一焊接指令时，激光焊接头70将执行两次焊接动作，分别是激光焊接头70对换挡轴01与支撑板03之间的焊缝(即焊缝001)，以及换位座02与支撑板03之间的焊缝(即焊缝002)。

在第一定位组件固定支撑板03后，运动机构80夹持激光焊接头70对准焊缝001的位置，可移动平台60带动换挡轴01和支撑板03转动一周，完成焊缝001的焊接。

在焊接完焊缝001后，下推拉气缸33带动下压臂35和下伸缩气缸34一起退出焊缝区域，运动机构80夹持激光焊接头70对准焊缝002的位置，可移动平台60带动换位座02与支撑板03转动一周，完成焊缝002的焊接。

可选的，在完成焊缝002的焊接之后，拨指推拉气缸53带动拔指滑块板52趋近至总成芯轴20的指定位置，将换挡摆杆04嵌套于换挡轴01上并安放在支撑板03上。拔指检测传感器55检测到换挡摆杆04摆放到位。此时，可以执行第二焊接指令。

具体的，上推拉气缸43带动上导轨滑块板42趋近至总成芯轴20，然后摆臂气缸44带动旋转压臂45按预设的转动角度旋转压合换挡摆杆04。运动机构80带动激光焊接头70，对准支撑板03与换挡摆杆04之间的焊缝，环绕一圈焊接，焊接焊缝003；对准换挡摆杆04与换挡轴01之间的焊缝，环绕一圈焊接，焊接焊缝004。

上推拉气缸43带动上导轨滑块板42离开焊接区域，运动机构80带动激光焊接头70对准换挡摆杆40顶面的焊缝(即焊缝005)，环绕一圈焊接，焊接焊缝005。至此，完成对换挡轴总成的焊接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。