CN103737178A - 一种用于商务车顶盖的在线多层搭接激光填丝熔焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车顶盖在线多层搭接激光填丝熔焊工艺，其采用自适应压轮，根据表面状态自适应调节，从而满足激光焊接对焊缝间隙的精度要求；采用多段焊缝模拟优化技术和分段校正技术，能够有效地减少热变形和应力集中现象；建立稳定的激光与焊丝位置关系，获得良好的焊接质量；通过大量的工艺实验，优化得到一组最佳工艺参数，有效地提高了焊接质量和焊接效率。

Description

一种用于商务车顶盖的在线多层搭接激光填丝熔焊方法
技术领域
本发明属于激光加工领域，特别涉及大尺寸、长行程、薄板件的商务车顶盖搭接焊接。
背景技术
现代商务车顶盖焊接技术中，国际知名品牌汽车公司均已大量采用激光焊接技术，以保证产品质量和技术先进性；然而，国内汽车公司的车身制造工艺中还停留在普通焊接技术，车身在线激光焊接领域尚为空白，严重影响激光先进制造技术在中国汽车行业的推广和应用。
商务车顶盖焊接为大尺寸、长行程、薄板结构件、多段曲线焊接，其基本技术指标为：焊缝质量需要满足整车外观与强度的要求、满足整车密封连接要求、满足便于操作和大批量工业化的要求等。在焊接过程中，存在以下技术难点：焊缝间隙控制、焊接热变形控制、多段焊缝定位、光缝对中及在线补偿等。
现有技术中存在以下几种方案可供选择：激光搭接角焊缝熔焊、激光钎焊、激光搭接焊缝穿透熔焊、激光填丝熔焊。激光搭接角焊缝熔焊和激光钎焊对焊缝要求很高（0.1～0.35mm），而汽车顶盖长行程薄板无法保证，容易造成焊接过程不稳定或其他焊接缺陷；汽车顶盖与侧围之间涂有密封胶，采用激光搭接焊缝穿透熔焊会引起焊接气孔等缺陷；激光填丝熔焊为一种焊接新技术，能够较好地满足商务车顶盖的焊接技术要求，但对焊接工艺要求较高。
发明内容
针对上述商务车顶盖焊接的技术要求和现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种适用于商务车顶盖的在线多层搭接激光填丝熔焊方法，以有效提高焊接效率与焊缝质量。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种车顶盖在线多层搭接激光填丝熔焊工艺，包括以下步骤：
车身通过往复杆（1）送到初始定位工位并落定→车身识别，向中央控制系统反馈信号→中央控制系统接收反馈信号后发出指令→夹具（3）动作，夹紧车身并向中央控制系统反馈信号→中央控制系统向初始定位工位发送车身到位信号，导入完成信号和车型码→激光房门（2）关闭，车身左右气缸（4）顶紧车身→右侧机器人（5）选择光路，打开除尘器（8）→右侧机器人移动到车型验证点，验证车型→机器人从车尾移动到车头，经过焊缝扫描点扫描焊缝数据→打开校正，依次焊接右侧五段焊缝→右侧机械手回HOME点，关闭光路，关闭除尘器→左侧机器人（7）选择光路，打开除尘器→左侧机器人移动到车型验证点，验证车型→机器人从车尾移动到车头，经过焊缝扫描点扫描焊缝数据→打开校正，依次焊接左侧五段焊缝→左侧机械手回HOME点，关闭光路，关闭除尘器→激光房门打开，车身左右气缸松开到位→主控制柜通知中央控制系统焊接完成→夹具松开，车身顶起，通过往复杆送入下一个工位。
优选的，采用自适应压轮，根据表面状态自适应调节，保证压紧力一致。
优选的，其中在焊接工作前，将车型和焊缝扫描点输入系统，对比标准车身，进行曲线拟合，生成焊接轨迹并对焊接轨迹进行优化；在焊接过程中，采用分段校正技术，根据实际焊缝，对焊接轨迹进行微调。
优选的，所述优化包括减少左右光路切换频率或者将长圆弧焊缝焊接分成两段，从中间起焊。
优选的，当焊丝熔化形成初始熔滴时，确保其是否可以和工件表面形成接触；当焊丝熔化后成初始熔滴时，其在和工件表面可以形成接触时，确保接触点距离激光“匙孔”的距离。
优选的，焊接参数如下：激光功率：3200W，焊接速度4.2m/min，送丝速度：2.2m/min，填丝跟踪力：120N，滚压轮压力：140-200N，开光延时：80ms，关光延时：110ms。
本发明的技术方案的有益效果如下：
通过在线多层搭接激光填丝熔焊方法，采用最佳工艺参数，能够明显地降低加工或装配的焊接间隙要求，有效地减少热变形和应力集中现象，保证焊丝以金属液桥形式过渡，有效地提高焊接稳定性、焊接质量与焊接效率，弥补了国内车身在线激光焊接技术的空白。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例及技术方案，下面将对该发明实例及技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明商务车顶盖的激光填丝熔焊装置的结构示意图。
图2是本发明商务车顶盖的激光填丝熔焊装置中自适应压力的工作示意图。
图中标记：1-往复杆2-激光房门3-夹具4-右气缸5-右侧机器人6-激光焊接头7-左侧机器人8-除尘器9-压轮10-电弧枪11-焊丝12-压力压力调节器13-立柱
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合附图，对本发明做进一步的说明。
图1所示为本发明商务车顶盖的激光填丝熔焊工艺所采用装置的结构示意图，其主要包括往复杆1，激光房门2，夹具3，右气缸4，右侧机器人5，激光焊接头6，左侧机器人7，以及除尘器8。
本发明采用的商务车顶盖在线多层搭接激光填丝熔焊工艺流程如下：车身通过往复杆1送到初始定位工位并落定→车身识别，向中央控制系统反馈信号→中央控制系统接收反馈信号后发出指令→夹具3动作，夹紧车身并向中央控制系统反馈信号→中央控制系统向初始定位工位发送车身到位信号，导入完成信号，车型码→激光房门2关闭，车身左右气缸4顶紧车身→右侧机器人5选择光路，打开除尘器8→右侧机器人移动到车型验证点，验证车型→机器人从车尾移动到车头，经过焊缝扫描6点扫描焊缝数据→打开校正6，依次焊接右侧五段焊缝→右侧机械手回HOME点，关闭光路，关闭除尘器→左侧机器人7选择光路，打开除尘器→左侧机器人移动到车型验证点，验证车型→机器人从车尾移动到车头，经过焊缝扫描点扫描焊缝数据→打开校正，依次焊接左侧五段焊缝→左侧机械手回HOME点，关闭光路，关闭除尘器→激光房门打开，车身左右气缸松开到位→主控制柜通知中央控制系统焊接完成→夹具松开，车身顶起，通过往复杆送入下一个工位。
由于商务车顶盖为大尺寸、长行程、薄板结构件，在加工和装配过程中很难保证较高的焊缝精度，本发明采用自适应压轮，可根据表面状态自适应调节，保证压紧力一致，从而满足激光焊接对焊缝间隙的精度要求。自适应压轮的工作如图2所示，安装在激光焊接头，在压力调节装置中调节滚轮压力，并在焊接过程中始终保持压紧力一致，随激光焊接头一起在焊缝上行走，辅助完成焊接。
由于商务车顶盖焊接容易产生较大的热变形和应力集中现象，采用多段焊缝模拟优化技术和分段校正技术，能够有效的减少热变形和应力集中。在焊接工作前，将车型和焊缝扫描点输入系统，对比标准车身，进行曲线拟合，生成焊接轨迹并对焊接轨迹进行优化，例如减少左右光路切换频率、长圆弧焊缝焊接分成两段，从中间起焊等；在焊接过程中，采用分段校正技术，根据实际焊缝，对焊接轨迹进行微调，保证焊缝质量。
实践证明，只有在焊丝以液桥形式过渡的情况下，熔化后的焊丝在焊丝尖端与熔池前形成搭桥过渡，熔化的液体金属通过稳定的液体金属桥均匀连续的进入熔池，才能保证良好的焊接稳定性和焊接质量，因此建立稳定的激光与焊丝位置关系，可以获得良好的焊接质量。在建立稳定的激光与焊丝位置关系时，可通过以下方式为焊丝液桥形式过渡创造条件：（1）当焊丝熔化形成初始熔滴时，确保其是否可以和工件表面形成接触；(2)当焊丝熔化后成初始熔滴时，其在和工件表面可以形成接触时，确保接触点距离激光“匙孔”的距离。
在线多层搭接激光填丝熔焊方法，对工艺参数要求很高，不同的加工工艺参数，得到的焊缝质量差别很大。为了满足本发明的要求，经过大量的实验，优化得到一组最佳工艺参数，可以有效地提高焊接质量和焊接效率，该组参数既能够保证优良的焊接质量，又能保证较高的焊接效率，本发明采用的具体参数如下：激光功率：3200W，焊接速度4.2m/min，送丝速度：2.2m/min，填丝跟踪力：120N，滚压轮压力：140-200N，开光延时：80ms，关光延时：110ms。
本领域技术人员应当知晓，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种车顶盖在线多层搭接激光填丝熔焊工艺，包括以下步骤：
车身通过往复杆（1）送到初始定位工位并落定→车身识别，向中央控制系统反馈信号→中央控制系统接收反馈信号后发出指令→夹具（3）动作，夹紧车身并向中央控制系统反馈信号→中央控制系统向初始定位工位发送车身到位信号，导入完成信号和车型码→激光房门（2）关闭，车身左右气缸（4）顶紧车身→右侧机器人（5）选择光路，打开除尘器（8）→右侧机器人移动到车型验证点，验证车型→机器人从车尾移动到车头，经过焊缝扫描点扫描焊缝数据→打开校正，依次焊接右侧五段焊缝→右侧机械手回HOME点，关闭光路，关闭除尘器→左侧机器人（7）选择光路，打开除尘器→左侧机器人移动到车型验证点，验证车型→机器人从车尾移动到车头，经过焊缝扫描点扫描焊缝数据→打开校正，依次焊接左侧五段焊缝→左侧机械手回HOME点，关闭光路，关闭除尘器→激光房门打开，车身左右气缸松开到位→主控制柜通知中央控制系统焊接完成→夹具松开，车身顶起，通过往复杆送入下一个工位。
2.根据权利要求1所述的车顶盖在线多层搭接激光填丝熔焊工艺，其采用自适应压轮，可根据表面状态自适应调节，保证压紧力一致。
3.根据权利要求1或2所述的车顶盖在线多层搭接激光填丝熔焊工艺，其中在焊接工作前，将车型和焊缝扫描点输入系统，对比标准车身，进行曲线拟合，生成焊接轨迹并对焊接轨迹进行优化；在焊接过程中，采用分段校正技术，根据实际焊缝，对焊接轨迹进行微调。
4.根据权利要求3所述的车顶盖在线多层搭接激光填丝熔焊工艺，其中所述优化包括减少左右光路切换频率或者将长圆弧焊缝焊接分成两段，从中间起焊。
5.根据权利要求1或2所述的车顶盖在线多层搭接激光填丝熔焊工艺，其中，（1）当焊丝熔化形成初始熔滴时，确保其是否可以和工件表面形成接触；(2)当焊丝熔化后成初始熔滴时，其在和工件表面可以形成接触时，确保接触点距离激光“匙孔”的距离。
6.根据权利要求1或2所述的在线多层搭接激光填丝熔焊方法，其中焊接参数如下：激光功率：3200W，焊接速度4.2m/min，送丝速度：2.2m/min，填丝跟踪力：120N，滚压轮压力：140-200N，开光延时：80ms，关光延时：110ms。
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