CN109332898A - 一种用于新型排列式散热器的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于新型排列式散热器的加工方法，包括先进的生产工艺技术和新材料与新型结构及智能化生产设备，其技术方案要点是一种新型排列式散热器使用材料的选择与机群智能化生产设备选用，在所述一种新型排列式散热器使用材料上选择6系列的6063‑T5铝合金材料，机群智能化生产设备选用具有中心监控平台与智能控制系统配备的生产设备，旨在提供一种智能化的生产步骤简单，成品结构强度高以及实用性强的一种新型排列式散热器加工方法，其技术方案要点涉及到如下步骤：(1)选材、预备设备；(2)上料；(3)切割；(4)拼装焊接；(5)组装焊接；(6)成品，本发明适用于新型排列式散热器生产工艺技术领域。

Description

一种用于新型排列式散热器的加工工艺

技术领域

本发明涉及散热器生产工艺技术领域,更具体地说，它涉及一种用于新型排列式散热器的加工工艺。

背景技术

散热器是电力变压器和电抗器等电力输变电设备冷却系统的重要组件，对输变电设备的安全使用具有重要意义。目前，市场上的散热器，它包括散热器本体。传统的散热器本体，所采用的材料是钢板与钢管，这样的材料不仅质量重，而且散热效果较差，还需要做工业重防腐处理，生产制造过程能耗大，在自然环境与高磁场运行区域内，工业重防腐涂装后的钢制散热器不能完全融入到高磁场的环境，并且工业重防腐涂层加重对散热的影响，散热器又受到光线辐射吸收一定的热量，进一步降低了钢制散热器散热效果，散热器的结构造成中心区域散热体之间形成热量涡流现象，从而影响发挥散热器散热功能，因此需要一种新材料的新型结构散热器替代传统的钢制散热器，并且对传统钢制散热器的生产工艺技术的加工工艺进行改变，采用智能自动化控制系统的机群生产设备进行制造。目前还没有钢制散热器的机群智能化生产工艺技术的加工工艺，申请人在开发创新设计的一种新型排列式散热器的同时设计一种专门用于新型排列式散热器生产的机群智能化生产工艺技术的加工工艺。

发明内容

针对现有钢制散热器生产工艺技术加工工艺存在的不足和生产装备智能化程度低的状况，提出一种新型排列式散热器的生产工艺技术，目的在于提供机群智能化的新型排列式散热器加工工艺，机群智能化生产装备自动化程度高、机动灵活性强、生产过程数据记录云存储，提供完善的可追溯性大数据信息、生产质量高、成品结构强度好、高导热材料散热效果好、资源消耗少、实用性强易于普及推广的特点。

为实现上述目的，本发明的一种用于新型排列式散热器生产工艺技术加工工艺提供了如下技术方案：

一种新型排列式散热器的加工工艺，包括选材和机群专用生产设备，其特征在于：选取6063-T5铝合金材质作为新型排列式散热器使用材料，铝合金材料的力学性能在T5状态时；抗拉强度≧175-160Rm/Mpa、非比例条件屈服强度≧130-110Rp0.2/Mpa、伸长率δ5≧7％，导热系数227.95W/m.k，耐蚀性好，焊接性优良，冷加工性好的铝合金材料。机群专用生产设备选用自行设计制造的自动定向行驶装运机、冷光激光自动切割下料机、琴键式自动拼装激光焊接机、视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机，这些专用生产设备配备具有智能大数据云存储功能，自动化运行程度高，配有视觉感应装置，冷光光纤激光切割与激光焊接新技术，铝合金材料的CMT气体保护冷焊接最新前沿技术生产；

所述上料是配备有四周视觉感应装置和GPS/GPRS/GIS导航定位控制系统与机架上的液压上料机构及自动送料机构的自动定向行驶装运机，按照预先输入程序控制指令将集油园管、矩园管、排管的铝合金材料，由自动定向行驶装运机的机构机架上液压上料机构将集油园管、矩园管、排管的铝合金材料，分别装在自动定向行驶装运机的机构机架上，依次由自动定向行驶装运机按照顺序自动行驶送料到冷光激光自动切割下料机加工机台的位置，自动定向行驶装运机与冷光激光自动切割下料机的对接机构联接，自动定向行驶装运机的自动送料机构按照程序次序分别将集油园管、矩园管、排管的铝合金材料传递给冷光激光自动切割下料机的送料机构，一种管件材料输送完成后，按照所述顺序重复下一种管件材料由自动定向行驶装运机与冷光激光自动切割下料机衔接进行传送与切割加工；

所述切割是根据新型排列式散热器不同规格所需要的材料不同尺寸，将集油园管、矩园管、排管的铝合金材料，由自动定向行驶装运机转送到冷光激光自动切割下料机加工机台位置，自动定向行驶装运机的自动送料机构与冷光激光自动切割下料机加工机台的对接机构位置进行对接，自动定向行驶装运机的自动送料机构依次输送待切割加工材料，冷光激光自动切割下料机的送料机构输送管件材料，依据输入程序指令进行不同形状、不同尺寸下料激光切割成所需料件后，且传送到加工件送料自动分配机构；而由冷光激光自动切割下料机的加工件送料自动分配机构，按照琴键式自动拼装激光焊接机的需要输送切割加工的管件材料。

所述拼装焊接：将切割步骤得到的矩园管件、排管件依次由冷光激光自动切割下料机的加工件送料自动分配机构分别配送到琴键式自动拼装激光焊接机的琴键式自动拼装机构装料架上，由琴键式自动拼装激光焊接机的琴键式自动拼装机构的琴键式挡块夹具，按照具体需要的规格进行排列组件拼装，同时琴键式挡块协同调整固定排管件间距尺寸，与先后进入到位的矩园管件由琴键式自动拼装机构同排管件拼装，通过配备的测量校正系统校验，对有偏差的尺寸位置琴键式自动拼装机构和琴键式挡块协同微量调整固定，达到拼装件的行位尺寸要求后，激光焊接机将矩园管件与排管件拼装成的栅栏板件自动进行激光焊接，并且焊接好一面后自动拼装翻转机构翻转焊接另一面，完成栅栏板件拼装焊接，通过琴键式自动拼装机构上的传送机构自动装入到专用排列焊装夹具里，一组所需数量的栅栏板件到齐后用装有栅栏板件专用排列焊装夹具的自动定向行驶装运机转送下一个加工环节；

所述组装焊接：将切割步骤得到的集油园管件与拼装激光焊接步骤得到焊接好栅栏板件，分别由自动定向行驶装运机转送到视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机的自动上下料安装机构两侧，依次推进到专用组装排列焊装夹具里，将一组新型排列式散热器所需集油园管件与栅栏板件到位，在视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机的专用组装排列焊装夹具上进行调整组装，在专用组装排列焊装夹具上，经组装尺寸校正测量系统检测校验后组装焊接，在视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机的焊把装置，由视觉跟踪系统指挥焊把装置沿着组装件之间的焊缝施焊，从一面焊接完成后专用组装排列焊装夹具自动翻转进行另一面的焊接，完成新型排列式散热器集油管件与栅栏板件组装焊接成成品的新型排列式散热器，由专用组装排列焊装夹具经自动上下料安装机构传送出来，装在智能自动定向行驶成品装运机送到指定区域。

所述新型排列式散热器成品：将冷光激光切割-拼装激光焊接-组装气体保护冷焊接步骤的工艺流程实施完成后得到的组装品，这个组装品在各个生产环节过程，分别由智能自动定向行驶(材料与成品)装运机转运，由送料机构传送进行激光切割下料，加工件送料自动分配机构传送，实施拼装激光自动焊接，自动上下料安装机构推送到专用组装排列焊装夹具上实施气体保护冷焊接，无论是拼装还是组装焊接，均经专用设备配备的检测系统检验合格的料件组装焊接而成成品，装入到智能自动定向行驶(材料与成品)装运机转运。

新型排列式散热器的加工工艺进一步阐述为，所述切割是采用冷光激光光化技术与光纤激光熔化切割技术相结合，冷光的冷光源在电场作用下，产生电子碰撞激发荧光材料产生发光现象和变闪特性，使激光切割加工表面达到镜面效果，没有烟气排放与污染工件现象，一次完成料件切割加工，对切割表面不再产生再加工过程。冷光照射与惰性气体结合的光化作用，控制激光切割时的发热，冷却已切割面，抑制激光切割时发热的扩散，避免了与光纤激光切割时热量相互积累的相关一系列问题。

通过采用上述技术方案，有益效果：通过采用冷光激光自动切割的方式进行下料、琴键式自动拼装激光焊接的方式对矩园管件和排管件的拼装焊接成的栅栏板件、对栅栏板件与集油园管件通过视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接制作成一种新型排列式散热器成品，从切割下料到拼装料件至组装成品过程，所用专用设备均具有智能化大数据云存储功能，配备有自动化装夹机构和加工检验测量系统，生产加工精度高，材料利用率高，焊接质量高，成型效果好，实用性强易推广。

附图说明

图1为本发明的一种用于新型排列式散热器加工工艺的生产工艺技术加工工艺流程示意图。

图1中附图标记，1-智能自动定向行驶装运机，2-冷光激光自动切割下料机，3-琴键式自动拼装激光焊接机，4-视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机。

图2为本发明的一种用于新型排列式散热器加工工艺的自动定向行驶装运机结构示意图。

图2中附图标记，1-机架A，2-胶轮行走机构，3-自动送料机构，4-四周视觉感应装置，5-护栏，6-GPS/GPRS/GIS系统，7-中心监控平台。

图3为本发明的一种用于新型排列式散热器加工工艺的冷光激光自动切割下料机结构示意图。

图3中附图标记，1-机架B，2-材料装运机的对接机构，3-送料机构， 4-冷光光源装置，5-激光切割加工行走桥架机构，6-加工件送料自动分配机构，7-加工件出料自动分配机构。

图4为本发明的一种用于新型排列式散热器加工工艺的琴键式自动拼装激光焊接机结构示意图。

图4中附图标记，1-机架C，2-加工件送料自动分配机构，3-琴键式自动拼装机构，4-自动拼装翻转机构，5-激光焊接机，50-激光焊机移动架， 51-焊机激光器，7-琴键式挡块，8-栅栏板件，9-专用排列焊装夹具。

图5为本发明的一种用于新型排列式散热器加工工艺的视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机结构示意图。

图5中附图标记，1-机架D，2-视觉跟踪装置的旋转式行走机械手焊把装置，3-自动上下料安装机构，4-专用组装排列焊装夹具，5-CMT气体保护冷焊接机。

具体实施方式

参照图1至图5对本发明的一种用于新型排列式散热器的加工工艺实施例做进一步说明；

一种用于新型排列式散热器的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：选材、机群智能自动化生产设备：选取6063-T5铝合金材料，导热系数 227.95W/m.k是钢材导热系数67.45w/m.k的三倍多，新型排列式散热器采用铝合金型材，且制作铝合金型材复杂形状扩大散热面积是钢材不可比拟的，有效提高散热效率，易于实现高新技术应用。机群智能自动化生产设备如下：智能自动定向行驶装运机、冷光激光自动切割下料机、琴键式自动拼装激光焊接机、视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机；

如图1所示，在本发明实施例中，智能自动定向行驶装运机1、冷光激光自动切割下料机2、琴键式自动拼装激光焊接机3、视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机4结构如下：

如图2所示，智能自动定向行驶装运机；包括机架A1、设置于机架A1 底部下的胶轮行走机构2、设置于机架A1上的自动送料机构3、四周视觉感应装置4、护栏5以及设置于机架A1里的GPS/GPRS/GIS系统6，并且这些智能系统与中心监控平台7通讯连接，实时监控运行情况。

如图3所示，冷光激光自动切割下料机；包括机架B1、依次设置于机架 B1上有用于智能自动定向行驶材料装运机的对接机构2、送料机构3、冷光光源装置4、激光切割加工行走桥架机构5以及加工件送料自动分配机构6，冷光激光自动切割机包括智能控制系统和激光行走桥架以及与激光行走桥架活动连接的激光发射器。冷光激光自动切割下料机的激光系统是将从激光器发射出的激光，经光纤光路系统，聚焦成高功率密度的激光束与冷光光束结合成冷光激光束照射到材料表面上，使材料表面达到熔点或沸点，同时与冷光激光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。随着冷光光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。冷光激光切割加工是用不可见的光束代替了传统的机械刀具和等离子气体切割，具有精度高，切割快速，不局限于切割图案限制，智能化自动排版系统指挥各个机构协同运动，节省材料，切口光滑，加工成本低的特点，取代于传统的金属切割设备与等离子气体切割。激光器的机械部分与工件表面无接触，在工作中不会对工作表面造成划伤，冷光激光切割速度快，切口表面光滑形成镜面效果，不再需要后续加工。冷光照射抑制与光纤激光器配有的高压惰性气体共同控制切割热扩散，切割料件变形到可忽略，切缝窄(0.1mm～0.3mm)，切口没有机械应力，无剪切毛刺与其不良现象，加工精度高，重复性好，不损伤材料表面，加工件图纸智能化扫描编程，可加工任意的二维平面图形与曲面三维图形加工件，可实现切割自动排样、套料、进一步提高了材料利用率，无需复杂机械模具，无刀具磨损，材料适应性好经济省时。在现有的智能激光切割下料机的优势基础上，为了获得更好的加工表面，使激光切割加工件表面一次达到要求的加工表面光洁度，无需对激光加工表面进行二次高精度加工处理，对激光切割机安装了“冷光源照射系统”，将激光切割加工现有的性能深化为“冷光激光光化切割加工技术”，使激光切割加工表面形成“镜面加工面”，解决激光切割加工表面气体燃烧污染“雾琢现象”，这对激光切割加工表面质量有了飞跃的提高。对冷光激光自动切割下料机安装自动定向行驶装运机的对接机构2与控制系统及中心监控平台通讯联网，在冷光激光自动切割下料机工作台上设有送料机构和加工件出料自动分配机构7，便于对接下道加工设备的接料机构。

如图4所示，琴键式自动拼装激光焊接机，包括机架C1、设置于机架 C1联接有加工件送料自动分配机构2，在机架C1上有用于拼装栅栏板件的琴键式自动拼装机构3、设置于机架C1上的自动拼装翻转机构4以及设置于机架C1上的激光焊接机5，自动拼装翻转机构4包括琴键式自动拼装机构6 以及琴键式挡块7，激光焊接机5包括激光焊机移动架50以及与焊机移动架 50滑动连接的焊机激光器51。通过智能控制系统输入预拼装件的规格尺寸数量信息数据，通过通讯系统传递给加工件送料自动分配机构。琴键式自动拼装机构是由平台上多个矩阵排列的琴键式挡块，做加工件定位、夹紧、平行排列、尺寸校正、矩圆管与排管对装等动作，拼装成至所需尺寸的栅栏板件8，在拼装尺寸微调校正时，通过琴键式挡块内镶嵌的红外线对角线校正装置进行检测校正调整，然后从一面焊接完成，自动拼装翻转机构进行180 度翻转，在进行另一面的焊接至完成栅栏板件的全部焊接工作。将焊接好的栅栏板件装夹到专用排列焊装夹具9里等待一组排列式散热器所需栅栏板件数达到到位后，由智能成品装运机转运到视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机的自动上下料安装机构工作台上。

如图5所示，视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机，包括机架D1、设置机架D1上的视觉跟踪装置的旋转式行走机械手焊把装置2、自动上下料安装机构3、专用组装排列焊装夹具4以及配备的四套CMT气体保护冷焊接机5。视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机是栅栏板件与集油园管件组装成新型排列式散热器的焊接组装工序过程，这道具有视觉跟踪装置的自动组装气体保护冷焊接机，采用CMT气体保护冷焊接机装备，配有视觉跟踪装置的旋转式行走机械手焊把装置，发挥CMT气体保护冷焊接机的特有优势，焊丝自动送丝与气体保护冷焊接机的自动调节控制系统完美结合，并与视觉跟踪装置的旋转式行走机械手焊把装置配套，焊线在视觉跟踪系统的指引下，稳步行走在焊缝上，使焊线平整均匀美观，提高生产质量和效率。视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机采用自动上下料安装机构，具用定位和夹紧及顺序传递安装功能；专用组装排列焊装夹具能够组装快速、装拆方便，组装排列焊装夹具安装有红外线测距装置，调节组装时尺寸偏差、对组装尺寸进行自动校正、其平面度与直线度、平行度及垂直度可以控制在±0.3mm以内，以全方位的快速压紧器的压紧方式来提高压紧点，实现哪里需要就压哪里的完美贴合，即保证了栅栏板件与集油园管件的紧密贴合，又可以最大限度减少焊接变形所产生的工件形变，压紧器采用气动动力，而组装排列焊装夹具在组装焊接完成一面后进行翻转焊接另一面，组装排列焊装夹具的组装机构采用气体动力供给，装夹迅速灵活，但对于组装排列焊装夹具的旋转机构，由于需要较大动力，而采用液压动力装置，旋转平稳助推力大，对组装焊接完成后的新型排列式散热器由智能自动定向行驶成品装运机载走至新型排列式散热器的成品停放区域。

本发明是运用智能控制系统和中心监控平台与先进自动化传送系统与冷光激光切割技术及CMT冷焊接技术相结合，充分体现在自动定向行驶装运机，冷光激光自动切割下料机，琴键式自动拼装激光焊接机，视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机的现代智能化生产工艺装备性能上的展示。形成智能化生产装备机群，实现最优资源配置，最佳作业生产效率，高精度生产质量与同步生产智能化机械设备组合。通过各智能化单机的工作状态、位置、性能、工作质量和生产进度的中心监控平台在线检测，动态化组织与动态化调度和机群管理，综合现代新的生产工艺技术、智能控制、网络通讯、大数据云存储、形成新材料与新型结构的散热器生产工艺技术的加工工艺。

Claims (5)

1.一种用于新型排列式散热器的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)新型排列式散热器的材料选用铝合金6系列材料，牌号6063-T5的铝合金材料，组成成份及各组成成份含量为：Si0.20～0.60、Mg0.45～0.90、Fe<0.35、Cu<0.10、Zn<0.10、Mn<0.10、Cr<0.10、Ti<0.10，其量为Al；

(2)机群设备包括：自动定向行驶装运机、冷光激光自动切割下料机、琴键式自动拼装激光焊接机、视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机；

(3)上料：自动定向行驶装运机按照输入程序指令将集油园管、矩园管、排管的铝合金材料由自动定向行驶装运机自动行驶送料到冷光激光自动切割下料机加工工作台的位置；

(4)切割：根据新型排列式散热器不同规格所需要的材料的不同尺寸，将集油园管、矩园管、排管送料到冷光激光自动切割下料机加工工作台的位置，冷光激光自动切割下料机依据输入程序指令进行下料切割成所需不同尺寸料件，由加工件送料自动分配机构按照料件类型与尺寸分别输送至下一道加工设备待加工区域等待进一步加工。

(5)拼装焊接：将步骤(4)得到的料件由加工件送料自动分配机构按照料件类型与尺寸，依次传递到琴键式自动拼装激光焊接机的加工装料架上，由琴键式自动拼装机构上的琴键式挡块夹持散热体排管，有序间隔排列与上下矩园管件拼装成栅栏板件，冷光激光焊接机将上下矩园管件与若干个散热体排管件拼装成栅栏板件冷光激光焊接，并将冷光激光焊接成的栅栏板件焊接好一面后自动翻转焊接另一面，完成排列式散热器栅栏板件拼装焊接；

(6)组装焊接：将步骤(4)得到的上下集油园管件与步骤(5)得到的拼装焊接成的栅栏板件用专用排列焊装夹具，均由自动定向行驶装运机装运上下集油园管件与装栅栏板件专用排列焊装夹具到视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机的自动上下料安装机构，等待一组排列式散热器所需栅栏板件和集油园管件数达到到位后，转到视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机的工作台上组装夹具里组装，并且自动进行组装尺寸检测校正，由视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机进行组装焊接，一面焊接完成后自动翻转进行另一面的焊接，完成排列式散热器栅栏板件与集油园管件组装成新型排列式散热器成品；

(7)成品：将步骤(6)得到的成品装入到成品装运机转运。

2.根据权利要求1所述的一种新型排列式散热器的加工方法，其特征在于，步骤(3)自动定向行驶装运机配备采用的GPS/GPRS/GIS系统及视觉感应装置，且GPS/GPRS/GIS系统锁定自动定向行驶装运机的运行范围，视觉系统最小视线范围控制在0.2米距离，感应装置碰撞范围-0.05∽0.05米之间。

3.根据权利要求1所述的一种用于新型排列式散热器的加工工艺，其特征在于，步骤(4)采用的冷光激光自动切割下料机其配备冷光光源及应用冷光激光光化切割加工技术，切割表面粗糙度达Ra≤0.25μm，激光切割器移动定位精度≤0.05mm、重复定位精度≤0.03mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于新型排列式散热器的加工工艺，其特征在于，步骤(5)琴键式自动拼装激光焊接机配备的琴键式自动拼装机构，对工件实施矩阵排列定位系统布置，工件矩形拼装对角线红外线自动校正装置，使上下矩园管与若干个散热体排管拼装焊接形成栅栏板件散热体，采用冷光源对焊接范围全铺盖照射，抑制激光焊接时焊接热传导扩散，激光焊接机构的激光器实施热导焊与深熔焊焊接，激光焊接机的光纤激光发射器功率在2500-3000W之间，激光机构焊接的速度在300cm/min-500cm/min之间。

5.根据权利要求1所述的一种用于新型排列式散热器的加工工艺，其特征在于，步骤(6)视觉跟踪自动组装气体保护冷焊接机，配备专用气液组装翻转上下料工装夹具和视觉跟踪系统，配有四台CMT气体保护冷焊机的焊枪装备到专用气液组装翻转上下料工装夹具两端，在两端横杆导轨上左右移动与旋转移动焊接运行，在两端夹紧机构上设有组装尺寸红外线对角线检测校正装置，冷焊机的焊枪装备依据输入程序自动行焊。