摘 要

新能源汽车电池散热器作为汽车电池系统的核心部件之一，用来实现电池系统的散热，它可以降低电池温度，避免积热过多引起的电池热失控。当电池温度过高时，电解液会与正负极发生强烈的化学反应，释放气体，产生内部高压而爆炸^[1]，所以采用合适的新能源电池散热器至关重要。为了电动汽车行业的发展，提高电池散热器的制造效率，减少工人劳动强度，提高焊接质量，迫切需要研制一款新能源电池散热器CMT焊接自动化治具。

本文根据新能源电池散热器CMT焊接工序需求，设计并开发基于三菱可编程控制器的新能源电池散热器CMT焊接自动化治具，综合运用三菱FX系列PLC控制器，各类型气缸模块等，实现对新能源电池散热器CMT焊接的自动化装夹动作。

本系统以三菱FX系列PLC控制器为核心，通过拉杆式标准气缸实现散热器与夹具的长短边对齐，通过双轴气缸与回转夹紧气缸实现对散热器的夹紧动作，并且全部自动化完成，提高了生产效率。以上工作解决了新能源电池散热器的标准化自动化生产流程，同时本系统兼容同系列多型号的电池散热器焊接治具，为工厂生产产品提供了多样选择，降低了生产成本，保证了生产质量，有利于新能源汽车电池散热器的自动化生产管理。

关键词：电动汽车电池散热器；焊接自动化治具；可编程控制器

Abstract

As one of the core components of the automobile battery system, the new energy automobile battery radiator is used to realize the heat dissipation of the battery system. It can reduce the temperature of the battery and avoid the thermal runaway of the battery caused by excessive heat accumulation. When the temperature of the battery is too high, the electrolyte will react strongly with the positive and negative electrodes, releasing gas, forming internal high pressure and explosion, so it is very important to adopt a suitable new energy battery radiator. In order to develop the electric vehicle industry, improve the manufacturing efficiency of battery radiator, reduce the labor intensity of workers and improve the welding quality, it is urgent to develop a new energy battery radiator CMT welding automation treatment tool.

According to the requirement of CMT welding process for new energy battery radiator, this paper designs and develops an automatic fixture for CMT welding of new energy battery radiator based on Mitsubishi programmable controller. The automatic clamping action for CMT welding of new energy battery radiator is realized by using Mitsubishi FX series PLC controller and various types of cylinder modules.

This system takes Mitsubishi FX series PLC controller as the core, realizes the alignment of the radiator and the fixture's long and short sides through the standard pull rod cylinder, realizes the clamping action of the radiator through the double-axis cylinder and the rotary clamping cylinder, and completes all the automation, and improves the production efficiency. The above work solves the standardized automation production process of new energy battery radiator. At the same time, the system is compatible with a series of multi-model welding fixtures of battery radiator. It provides a variety of options for factory production products, reduces production costs, ensures production quality and is conducive to the automation production management of new energy automobile battery radiator.

Key Words: Battery Radiator for Electric Vehicle; Welding automation fixture; Programmable logic controller

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪 论 1

1.1 论文的研究背景 1

1.2 论文研究的目的和意义 1

1.3 论文的主要研究内容 2

第2章 新能源汽车电池散热器CMT焊接自动化治具介绍 3

2.1 焊接自动化治具整体机械结构 3

2.2 焊接自动化治具关键机械机构 3

2.3 焊接治具关键参数 5

第3章 新能源汽车电池散热器CMT焊接自动化治具总体设计 7

3.1 新能源汽车电池散热器CMT焊接自动化治具的机械结构设计 7

3.2 新能源汽车电池散热器CMT焊接自动化治具的动作行程规划 11

第4章 新能源汽车电池散热器CMT焊接自动化治具主要硬件选型 15

4.1 PLC的选型 15

4. 2 气缸的选型 15

4. 3 其它硬件设备的选型 16

第5章 治具的可编程逻辑控制器程序设计 17

5.1 治具的可编程逻辑控制器程序流程设计 17

5.2 PLC配置设计 18

5.2 治具系统梯形图编制 19

第6章 总结 24

6.1 论文总结 24

6.2 工作小结 24

参考文献 26

附 录 32

致 谢 35

第1章 绪 论

目前，随着微电子技术，如大规模集成电路的发展，PLC已经从简单机器进化到当前PC微机，16位和32位微处理器，实现多个处理器的协同处理。目前，PLC技术是非常成熟的，它是用于在工业环境中数字计算操作的种类的电子装置。它具有许多优点，如功能齐全，易于学习和使用，可靠性高。PLC的广泛应用已成为实现我国乃至世界上生产自动化的一大支柱。电动汽车电池散热器作为电动汽车电池模块的重要组成部分之一，它保证了电动汽车电池系统的良好工况，对电动汽车整车的安全稳定运行起到了至关重要的作用，为了提高电池散热器的焊接质量、减小工人劳动强度，提高焊接效率，迫切需要设计一款智能稳定的新能源电池散热器CMT焊接自动化治具。

1.1 论文的研究背景

面对日益严峻的能源、环保与交通压力，越来越多的国家开始致力于打造新能源汽车体系，以化解资源与环境的矛盾。在发展路径和技术路线选择上，尽管各国、各大汽车公司都有一定的差异，但总体看，现有的内燃机汽车将必然走高效驱动的发展路径，其中驱动形式的电动化将成为发展趋势之一。当前，各国政府从提高国家竞争力和保持经济社会可持续发展的战略高度，纷纷将发展电动汽车作为本国车用能源发展战略的重要部分，从而推动了电动汽车的发展^[2]。这也为研制一套高效智能的电动汽车电池散热器焊接自动化治具提供了良好的条件。

国内外自动装夹技术在实际生产中都得到了广泛应用，而且也产生了巨大的经济效益。因此得到了迅速的发展，但是新能源汽车电池散热器在CMT（Cold Metal Transfer，冷金属过渡焊接技术）焊接机器人加工过程中通常都需要装夹装置对散热器产品进行定位夹紧，从而使焊接机器人编程零点和散热器产品装夹零点重合，便于CMT焊接机器人自动化焊接；传统的装夹夹具普遍都是针对某一个特定的新能源汽车电池散热器产品型号进行定制，夹具制造成本高，装夹夹具柔性低，夹具采用手动依次开关通气阀的方式进行夹紧作用，装夹自动化程度低，装夹操作便捷性不足，影响了装夹效率。因此，一套新能源汽车电池散热器CMT焊接自动化治具迫切地需要研发和推广。

1.2 论文研究的目的和意义

研制一套新能源电动汽车电池散热器CMT焊接自动化治具对电动车行业的发展具有着重要意义，可以大幅度提高新能源汽车电池散热器焊接效率和焊接质量。还可以减轻工人的劳动负担；另一方面可以简化工作步骤，有利于监督与管理。本文针对新能源汽车电池散热器CMT焊接的装夹需求，设计开发基于三菱FX系列可编程控制器的新能源汽车电池散热器CMT焊接自动化治具，可以实现以下目标：