一种电池焊台的焊针夹具及其制造方法.pdf

本发明涉及一种用于电池点焊的焊针夹具，包括焊针夹和锁定螺栓，所述的焊针夹由夹头主体和与夹头主体一端连接的焊针夹头构成，焊针夹上沿着夹头主体的母线方向设置有用于安装焊针的通孔，所述的且夹头主体与通孔组合后的横截面为轴对称图形；夹头主体的横截面为圆形或圆缺形；通孔的横截面与夹头主体的横截面之间的位置关系为内切，在夹头主体上沿着穿过切点的母线设置有与通孔连通的豁口；或通孔的横截面与夹头主体的横截面之间的位置关系为相交。本发明具有节约焊针材料、保护焊针不易折断或变形。节省加工所消耗工时，产品质量稳定且使用过程不易造成脱焊、虚焊和加工过精度高等优点。

权利要求书一种用于电池点焊的焊针夹具，包括焊针夹和调节机构，所述的焊针夹由夹头主体和与夹头主体一端连接的焊针夹头构成，焊针夹上沿着夹头主体的母线方向设置有用于安装焊针的通孔，所述的调节机构安装在焊针夹头上，其特征在于所述的夹头主体与通孔组合后的横截面为轴对称图形；夹头主体的横截面为圆形或圆缺形；通孔的横截面与夹头主体的横截面之间的位置关系为内切，在夹头主体上沿着穿过切点的母线设置有与通孔连通的豁口；或通孔的横截面与夹头主体的横截面之间的位置关系为相交。
根据权利要求1所述的用于电池点焊的焊针夹具，其特征在于所述的夹头主体的横截面为圆形，通孔的横截面与夹头主体的横截面之间的位置关系为内切。
根据权利要求1所述的用于电池点焊的焊针夹具，其特征在于所述的夹头主体的横截面圆缺形，通孔的横截面与夹头主体的横截面之间的位置关系为相交，两个交点均位于球缺形的底上。
根据权利要求3所述的用于电池点焊的焊针夹具，其特征在于所述的夹头主体横截面与通孔横截面之间的圆心距距离为a,夹头主体横截面的半径为R，通孔的横截面的半径为r, a=R‑r，并且通孔的圆心位于球缺形上。
根据权利要求4所述的用于电池点焊的焊针夹具，其特征在于所述的通孔的横截面的圆心到夹头主体横截面的底的距离大于0。
根据权利要求1至5任一项所述的用于电池点焊的焊针夹具，其特征在于所述的焊针夹头由固定在夹头主体一端的两片夹块组成，两片夹块的根部相连，所述的调节机构安装在两块夹块上；每块夹块上均设置有用于安装调节机构的安装孔；分别在两片夹块相向的侧面上且沿着通孔中轴线开设有一个凹槽，所述的两个凹槽左右对称。
根据权利要求6所述的用于电池点焊的焊针夹具，其特征在于所述的夹块不与夹头主体连接的一端至少一侧设为倒角。
根据权利要求7所述的用于电池点焊的焊针夹具，其特征在于所述的调节机构由牙板、垫板和螺栓组成，牙板上设置有与安装孔对应的螺孔，垫板上设置有与安装孔对应的安装孔。
根据权利1至8任一项所述用于电池点焊的焊针夹具的制造方法，其特征在于其制造方法如下：
（1）取用金属材料用车床车削出夹具胚体、牙板胚体、垫板胚体；
（2）使用钻台在夹具胚体上钻出与夹具胚体相切的通孔和安装孔，并将通孔内壁打磨光滑；然后使用切割设备从夹具胚体的前端沿着夹具胚体对称面切开，形成夹头主体；
（3）使用磨床在通孔与胚体相切处进行削磨，最终形成横截面为圆缺形的夹头主体；
（4）使用丝攻在牙板胚体上开设螺孔，形成牙板；使用钻台将垫板胚体加工出安装孔而成垫板；
（5）将牙板和垫板分别安置在夹头主体两侧，螺栓穿过垫板和安装孔后与牙板的螺孔螺纹连接。

说明书一种电池焊台的焊针夹具及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种焊台的焊针夹具，特别是一种电池焊台的焊针夹具及其制造方法。
背景技术
目前锂电池组的封装过程中，锂电池的极耳之间需要用焊接机或自动装配设备的焊接装置进行焊接。焊接时是使用金属的连接片将两个锂电池的极耳联接，实现锂电池的串联或并联。
现有的焊接技术对锂离子封装电池保护板与电芯电极连接片进行间点焊的焊针，大部分焊针夹头是由直径3毫米或者6毫米的高导电率、高传热性氧化铝铜棒车削前端约10~12毫米长直径1.0~1.7毫米直径的焊针安装孔，焊针安装孔的横截面是与焊针夹头主体外圆相切的偏心圆。焊针夹头后端与点焊机机头夹紧，夹紧位置可根据不同点焊工艺的需要进行上下位置调账；
若直接采用1.0~1.7毫米的氧化铝铜棒作为焊针，则因焊针伸出部分长度太长而焊真本体物理强度不够，焊接过程中多次与连接片触碰后容易造成焊针弯曲、变形、折断等问题。而使用与夹头外圆相切结构的原因是由于保护板上焊盘尺寸的限制而在工艺上需要保证有较小的焊针间距(最小可至2.7mm)。
现有技术存在以下缺点：
1、浪费材料：现有技术使用的焊针以直径6毫米棒材每次车削成1.0毫米直径，10毫米长计算，材料利用比率仅为1 : 36，且当棒材长度剩下约40毫米无法满足工艺需要而废弃、车削长10毫米焊针消耗至3毫米时就得折断重新车削加工，进一步降低其利用比率至1:64，即使以直径3毫米车削成直径1.7毫米计算，此利用比率也在1:5.6。
2、浪费工时：以每次车削长度约10毫米计算，200毫米长的焊针需车削16次，每次耗时5分钟计算，共耗时80分钟，若年需求量为3000根，则需要耗掉4000小时工时，即使车削长度12毫米、每次耗时3分钟计算，也需要耗掉1950小时工时。
3、质量不稳定：工人技术、机台精度及稳定性、夹紧公差、偏心夹具的安装公差都将直接影响焊针直径的加工精度及偏心圆的位置精度，如图2所示；
焊接质量的稳定与焊针的间距、接触面积有直接的关系，焊针安装孔向内偏时两焊针间距无法缩到更近的距离，而在焊盘尺寸固定的情况下，极容易造成焊针压边产生碰爆等不良；向外偏时焊针的接触面积小，焊接效果等同小直径焊针，容易造成脱焊、虚焊等不良，焊接质量的稳定很难控制，而焊针直径的加工精度则直接影响接触面积。
目前比较经济的直径加工精度在0.05毫米内，而现有技术偏心圆的位置精度则在0.1毫米内。
综上所述，目前急需一种节约焊针材料、保护焊针不易折断、变形，节省加工所消耗工时，产品质量稳定且使用过程不易造成脱焊、虚焊和加工过精度高的焊真夹头。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于浪费材料、浪费加工工时、生产效率低、加工质量不稳定等技术缺点，重新设计一种电池焊台的焊针夹具。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
针对焊台的焊针夹具存在的技术缺点，重新设计一种用于电池点焊的焊针夹具，包括焊针夹和锁定螺栓，所述的焊针夹由夹头主体和与夹头主体一端连接的焊针夹头构成，焊针夹上沿着夹头主体的母线方向设置有用于安装焊针的通孔，所述的且夹头主体与通孔组合后的横截面为轴对称图形；夹头主体的横截面为圆形或圆缺形；通孔的横截面与夹头主体的横截面之间的位置关系为内切，在夹头主体上沿着穿过切点的母线设置有与通孔连通的豁口；或通孔的横截面与夹头主体的横截面之间的位置关系为相交。
所述的夹头主体的横截面为圆形，通孔的横截面与夹头主体的横截面之间的位置关系为内切。这种结构的焊针夹具在使用时，两根焊针的最小距离等于夹头主体之间的距离。使用过程中可以增加焊接加工的精度。
所述的夹头主体的横截面圆缺形，通孔的横截面与夹头主体的横截面之间的位置关系为相交，两个交点均位于球缺形的底上。
所述的夹头主体横截面与通孔横截面之间的圆心距距离为a,夹头主体横截面的半径为R，通孔的横截面的半径为r,所述的a=R‑r，并且通孔的圆心位于球缺形上。这中结构的优点在于两根焊针的最小距离小于夹头主体之间的距离。使用过程中可以最大化增加焊接加工的精度的同时，通孔与夹头主体底部的交接位置的物理结构更加稳定，而且可以提高碰焊的电压，提高焊接质量。
所述的通孔的横截面的圆心到夹头主体横截面的底的距离大于0。
所述的焊针夹头由固定在夹头主体一端的两片夹块组成，两片夹块的根部相连，所述的调节机构安装在两块夹块上；每块夹块上设置有用于安装调节机构的安装孔；分别在两片夹块相向的侧面上且沿着通孔中轴线开设有一个凹槽，所述的两个凹槽左右对称。所述的凹槽是由通孔的孔壁延伸到夹块上而形成的凹槽。
所述的夹块不与夹头主体连接的一端至少一侧设为倒角。
所述的调节机构由牙板、垫板和螺栓组成，牙板上设置有与安装孔对应的螺孔，垫板上设置有与安装孔对应的安装孔。
所述用于电池点焊的焊针夹具的制造方法，其制造方法如下：
（1）取用导电性能较好的金属材料用车床车削出夹具胚体、牙板胚体、垫板胚体；
（2）使用钻台在胚体上钻出与夹具胚体相切的通孔和安装孔，并将通孔内壁打磨光滑；然后使用切割设备从夹具胚体的前端沿着夹具胚体对称面切开，形成夹头主体；
（3）使用磨床在通孔与胚体相切处进行削磨，最终形成横截面为圆缺形的夹头主体。
（4）使用丝攻在牙板胚体上开设螺孔，形成牙板；使用钻台将垫板胚体加工出安装孔而成垫板；
（5）将牙板和垫板分别安置在夹头主体两侧，螺栓穿过垫板和安装孔后与牙板的螺孔螺纹连接。
本发明具有节约焊针材料、保护焊针不易折断或变形。节省加工所消耗工时，产品质量稳定且使用过程不易造成脱焊、虚焊和加工过精度高等优点。
附图说明
图1为本发明专利实施例一的结构示意图；
图2为本发明专利实施例一的拆分结构示意图；
图3为图2的A‑A处全剖示意图；
图4为图1的B‑B处全剖示意图；
图5为图3的F处局部放大图；
图6为本发明实施例二的拆分结构示意图；
图7为图6的C‑C处全剖示意图；
图8为图6的F处局部放大图；
图9为夹具胚体结构示意图；
图10为牙板胚体结构示意图；
图11为本发明使用状态示意图；
图12为图11的G处局部放大图；
图13为本发明实施例三的拆分结构示意图；
图14为图13的G处局部放大图。
具体实施方式
实施例一：如图1、2所示，包括焊针夹1和调节机构2，所述的焊针夹1由柱体状的夹头主体11和与夹头主体11一端连接的焊针夹头12构成，焊针夹1上沿着夹头主体11的母线方向设置有用于安装焊针的通孔111。如图3所示，所述的且夹头主体11与通孔111组合后的横截面为轴对称图形；夹头主体11的横截面为圆形。如图3所示，通孔111的横截面与夹头主体11的横截面之间的位置关系为内切，如图5所示，在夹头主体11上沿着穿过切点的母线设置有与通孔111连通的豁口112。
如图2、4所示，所述的焊针夹头12由固定在夹头主体11一端的两片夹块121组成，两片夹块121的根部相连，所述的调节机构2安装在两块夹块121上；每夹块121上设置有用于安装调节机构2的安装孔122；分别在两片夹块121相向的侧面上且沿着通孔111中轴线开设有一个凹槽123，所述的两个凹槽123左右对称。
如图2、4所示，所述的夹块121不与夹头主体11连接的一端至少一侧设为倒角。
如图2所示，所述的调节机2构由牙板21、垫板22和螺栓23组成，牙板21上设置有与安装孔122对应的螺孔211，垫板22上设置有与安装孔122对应的安装孔221。
实施例二：如图6所示，本实施例与实施例一的结构基本相同，如图7所示，其区别在于所述的且夹头主体11与通孔111组合后的横截面为轴对称图形；夹头主体11的横截面为圆缺形，通孔111的横截面与夹头主体11的横截面之间的位置关系为相交，两个交点d均位于球缺形的底c上。
所述的夹头主体11横截面与通孔111横截面之间的圆心距距离为a,夹头主体11横截面的半径为R，通孔111的横截面的半径为r,所述的a=R‑r，并且通孔111的圆心位于球缺形的夹头主体11横截面上。
所述的通孔111的横截面的圆心到夹头主体11横截面的底c的距离h大于0。
所述用于电池点焊的焊针夹具的制造方法，其制造方法如下：
（1）如图9、10所示，取用导电性能较好的金属材料用车床车削出夹具胚体、牙板胚体、垫板胚体；
（2）使用钻台在夹具胚体上钻出与夹具胚体相切的通孔和安装孔，并将通孔内壁打磨光滑；然后使用切割设备从夹具胚体的前端沿着夹具胚体对称面切开，形成夹头主体；
（3）使用磨床在通孔与胚体相切处进行削磨，最终形成横截面为圆缺形的夹头主体。
（4）使用丝攻在牙板胚体上开设螺孔，形成牙板；使用钻台将垫板胚体加工出安装孔而形成垫板；
（5）将牙板和垫板分别安置在夹头主体两侧，螺栓穿过垫板和安装孔211后与牙板的螺孔螺纹连接。
如图11所示，本发明所述的焊针夹具安装到电池焊台上之后，两根焊针之间的最小距离e小于焊针夹具之间的最小距离f。
实施例三：如图13所示，本实施例与实施例一的结构基本相同，如图14所示，其区别在于所述夹头主体11的横截面为圆形。通孔111的横截面与夹头主体11的横截面之间的位置关系为相交。