CN112222651A - 可定位的激光拼焊夹具及焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可定位的激光拼焊夹具及焊接方法，本夹具的基板(2)上端面设有散热槽(21)，散热槽(21)两侧的基板(2)上设有螺纹孔，散热槽(21)右侧的基板(2)的上设有定位孔，压块R(4)和压块L(3)的上设有固定通孔，使得压块R(4)和压块L(3)均可通过压紧螺杆(5)与基板(2)连接；压块R(4)上设有定位通孔，使得压块R(4)可通过定位销(7)设置在基板(2)上。采用本夹具焊接放入方法，板材固定可靠、对板材定位简单，定位精度高、拼焊可重复性较高；可保证相同工艺参数下，激光拼焊板一致性较高。解决现有进行板材对齐可重复性较差，激光光源在对正焊缝时需要每次进行单独调整，效率较低的问题。

Description

可定位的激光拼焊夹具及焊接方法
技术领域
本发明涉及一种可定位的激光拼焊夹具及焊接方法，属于板材焊接技术领域。
背景技术
激光拼焊是采用激光为能源，将若干不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材、不锈钢材、铝合金材等进行自动拼合和焊接而形成一块整体板材等，以满足零部件对材料性能的不同要求，用最轻的重量、最优结构和最佳性能实现装备轻量化。激光拼焊板已广泛应用于汽车制造业，采用激光焊接技术可有效减少零件和模具数量、减少点焊数目、优化材料用量、降低零件重量、降低成本和提高尺寸精度。在小批量试验或试制过程中，一套简易可靠的夹具是必要的。
现有技术中，小批量试制或试验用激光拼焊夹具通常采用压板或螺栓进行压实固定，并且激光拼焊板的定位通常采用板材靠边的方式，这要求板材在加工过程中需要保证板材的各个边有较高的切割精度。采用现有技术进行板材对齐，可重复性较差，激光光源在对正焊缝时需要每次进行单独调整，效率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术进行板材对齐可重复性较差，激光光源在对正焊缝时需要每次进行单独调整，效率较低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：可定位的激光拼焊夹具，包括基板、压紧螺杆、定位销、压块R和压块L，所述基板上端面中部沿其长度方向设置有散热槽，散热槽两侧的基板上端面均间隔设置有至少两个螺纹孔，散热槽右侧的基板的上端面间隔设置有至少两个定位孔，压块R和压块L的上端面均间隔设置有与螺纹孔适配的固定通孔，使得压块R和压块L均可通过压紧螺杆与基板连接固定；压块R的上端面上间隔设置有适配的两定位通孔，且两定位通孔的圆心线位于两固定通孔的圆心线外侧，使得压块R可通过定位销设置在基板上。
其中，上述装置中所述压块R为长方体结构。
进一步，上述装置中所述压块L为长方体结构。
进一步，上述装置中所述螺纹孔沿散热槽两侧的上端面的中线布置。
其中，上述装置中所述螺纹孔间隔设置在基板上端面靠端部位置。
其中，上述装置中设置有固定通孔的的压块R和压块L端面的粗糙度为Ra0.8及以上。
其中，上述装置中定位销的表面粗糙度在Ra1.6及以上。
可定位的激光拼焊焊接方法，包括上述任一记载的夹具，焊接步骤如下：
a、将基板固定在激光拼焊台架上；
b、将压块L和压块R分别置于基板上表面两端，并将压紧螺杆置于压块L和基板相应孔位，不旋紧；
c、将压块R上定位通孔与基板上相应孔对齐，并插入定位销，使压块R相对位置固定；
d、将板材L从压块L和基板之间穿过，且板材L需焊接边紧靠压块R内侧边，旋紧步骤b所述的压紧螺杆，实现板材L定位；
e、取下定位销，并将压块R和基板上相应孔对齐，旋入压紧螺杆，不旋紧；
f、将板材R从压块R和基板之间穿过，并使板材R需焊接边紧靠板材L焊接边，压紧步骤e所述的压紧螺杆，实现板材R定位；
g、调整激光设备参数，操纵激光焊接设备，完成板材激光拼焊。
其中，上述方法中所述板材L和板材R的焊缝边应位于散热槽的上方。
进一步，上述方法中所述板材L和板材R的焊缝边应位于散热槽的上端中部。
本发明的有益效果是：采用本装置进行激光焊接会使得板材固定可靠、对板材定位简单，定位精度高、拼焊可重复性较高。可有效保证相同工艺参数下，激光拼焊板一致性较高。该夹具具有制备简单、精度高、操作简便等特点，可以适应多规格板材激光拼焊焊接。
附图说明
图1为本发明的焊接结构示意图；
图2为本发明图1正视结构示意图；
图3为本发明板材L对齐的结构示意图；
图4为本发明图3的正视结构示意图。
图中标记为：1是板材L，2是基板，21是散热槽，3是压块L，4是压块R，5是压紧螺杆，6是板材R，7是定位销。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1至图4所示，本发明的的技术方案是：可定位的激光拼焊夹具，包括基板2、压紧螺杆5、定位销7、压块R4和压块L3，所述基板2上端面中部沿其长度方向设置有散热槽21，散热槽21两侧的基板2上端面均间隔设置有至少两个螺纹孔，散热槽21右侧的基板2的上端面间隔设置有至少两个定位孔，压块R4和压块L3的上端面均间隔设置有与螺纹孔适配的固定通孔，使得压块R4和压块L3均可通过压紧螺杆5与基板2连接固定；压块R4的上端面上间隔设置有适配的两定位通孔，且两定位通孔的圆心线位于两固定通孔的圆心线外侧，使得压块R4可通过定位销7设置在基板2上。本领域技术人员能够理解的是，本装置的夹具主要包括基板2、压紧螺杆5、定位销7、压块R4和压块L3。基板2主要用于支撑板材及其他部件，其中部开设有散热槽21可方便激光热源散发，优选散热槽21沿基板2的长度方向设置，为了方便基板2和压块L3、压块R4的连接，优选在散热槽21两侧的基板2上端面均间隔设置有至少两个螺纹孔，在压块R4和压块L3的上端面均间隔设置有与螺纹孔适配的固定通孔，将压块4和压块3放置在基板2的散热槽21两端面上时，可保证压块R4和压块L3的上端面均间隔设置的固定通孔对应和基板2上端面的螺纹孔完成重合。同时为了方便板材L1的定位，进一步优选在散热槽21右侧的基板2的上端面间隔设置有至少两个定位孔，压块R4的上端面上间隔设置有适配的两定位通孔，通过将定位孔和定位通孔内插入定位销7来实现压块R4和基板2的定位，方便板材L1的焊接缝对齐，同时优选基板2上下表面要求表面粗糙度在Ra0.8及以上，这样是为保证连接处的平整度。压紧螺杆5主要用于将压块和基板2紧密固定在一起，通过预紧力使板材位置固定，故优选所述压紧螺杆5的强度等级应在8.8级及以上，可选用六角头螺杆或者内六角圆柱头螺杆即可。定位销7主要用于压块R4定位，优选定位销7表面粗糙度在Ra1.6及以上。压块L3主要用于压紧板材L1，可优选其两端固定通孔为光孔，孔表面应经铰孔处理来保证精度；将压块L3上下表面应经磨削加工，其表面粗糙度在Ra0.8及以上。压块R4主要用于板材R6固定以及板材L1定位，优选在其两端开有两组孔，分别为与压紧螺杆5连接的固定通孔和便于定位销7插入的定位通孔，当板材L1需要定位时，将压块R4上的定位通孔对准基板2上的定位孔，将定位销7插入，此时压块R4位置固定，将板材L1需焊接边紧靠压块R4侧边实现板材L1定位。
优选的，上述装置中所述压块R4为长方体结构。本领域技术人员能够理解的是，为了方便压块R4和基板2的连接和板材L1的定位，本装置优选压块R4为长方体结构，安装完成后应压块R4的侧壁应与基板2对应侧的侧壁平行设置。
优选的，上述装置中所述压块L3为长方体结构。本领域技术人员能够理解的是，本装置进一步优选压块L3为长方体结构，同理为了方便压块R4和基板2的连接。
优选的，上述装置中所述螺纹孔沿散热槽21两侧的上端面的中线布置。本领域技术人员能够理解的是，本装置优选螺纹孔沿散热槽21两侧的上端面的中线布置，使得基板2焊接时受力更加均匀，同时方便加工制作，也可使得基板2和压块L3或压块R4的接触面更大，接触面的精度更高。
优选的，上述装置中所述螺纹孔间隔设置在基板2上端面靠端部位置。本领域技术人员能够理解的是，本装置只是优选螺纹孔间隔设置在基板2上端面靠端部位置，这样使得再不影响板材伸入的同时能够增加压块和基板2的预紧力，保证装置的稳固性。
优选的，上述装置中设置有固定通孔的的压块R4和压块L3端面的粗糙度为Ra0.8及以上。本领域技术人员能够理解的是，为了保证基板2和压块的接触面精度，本装置优选压块R4和压块L3端面的粗糙度为Ra0.8及以上，同时也有选基板2上下表面要求表面粗糙度在Ra0.8及以上。
优选的，上述装置中定位销7的表面粗糙度在Ra1.6及以上。本领域技术人员能够理解的是，为了保证定位精度，本装置优选定位销7的表面粗糙度在Ra1.6及以上。
可定位的激光拼焊焊接方法，包括上述任一记载的夹具，焊接步骤如下：
a、将基板2固定在激光拼焊台架上；
b、将压块L3和压块R4分别置于基板2上表面两端，并将压紧螺杆5置于压块L3和基板2相应孔位，不旋紧；
c、将压块R4上定位通孔与基板2上相应孔对齐，并插入定位销7，使压块R4相对位置固定；
d、将板材L1从压块L3和基板2之间穿过，且板材L1需焊接边紧靠压块R4内侧边，旋紧步骤b所述的压紧螺杆5，实现板材L1定位；
e、取下定位销7，并将压块R4和基板2上相应孔对齐，旋入压紧螺杆5，不旋紧；
f、将板材R6从压块R4和基板2之间穿过，并使板材R6需焊接边紧靠板材L1焊接边，压紧步骤e所述的压紧螺杆5，实现板材R6定位；
g、调整激光设备参数，操纵激光焊接设备，完成板材激光拼焊。
优选的，上述方法中所述板材L1和板材R6的焊缝边应位于散热槽21的上方。本领域技术人员能够理解的是，由于采用激光焊接时会产生大量的热量，而采用激光焊接的板材厚度较小，长时间处于高温的环境中易造成板材的变形，本方法优选板材L1和板材R6的焊缝边应位于散热槽21的上方，通过散热槽21实现对激光焊接产生的热量的散热的目的。
优选的，上述方法中所述板材L1和板材R6的焊缝边应位于散热槽21的上端中部。本领域技术人员能够理解的是，为了提高散热效果，本方法优选板材L1和板材R6的焊缝边应位于散热槽21的上端中部。也即是压块R4上的定位通孔距与板材L1焊接边紧靠的内侧边位于散热槽21的中部。
实施例1
结合图所示，本实施例中板材L1选用HC300LA钢板，板厚为1.8mm；板材R6选用HC340LA钢板，板厚为1.5mm。主要包括以下方法步骤：
a、将基板2采用螺栓连接或其它方式固定在激光拼焊台架上；
b、将压块L3和压块R4分别置于基板2上表面散热槽21两端，并将压紧螺杆5置于压块L3和基板2相应孔位，不旋紧；
c、将压块R4上定位通孔与基板2上相应定位孔对齐，并插入定位销7，此时压块R4位置左移固定，保持压块的左侧壁位于散热槽21中部；
d、将板材L1从压块L3和基板2之间穿过，且使板材L1需要焊接的一边紧靠压块R4的左侧壁，旋紧压紧螺杆5，实现板材L1定位；
e、取下定位销7，并将压块R4固定通孔和基板2上的螺纹孔对齐，旋入压紧螺杆5，不旋紧；
f、将板材R6从压块R4和基板2之间穿过，并使板材R6需要焊接的一边紧靠板材L1焊接边，旋紧压紧螺杆5，实现板材R6的定位；
g、调整激光设备参数(设定功率为2.5Kw，速度为50mm/s)，操纵激光焊接设备，完成板材激光拼焊。
重复上述步骤a至g，即可实现重复激光焊接。

Claims (10)

1.可定位的激光拼焊夹具，其特征在于：包括基板(2)、压紧螺杆(5)、定位销(7)、压块R(4)和压块L(3)，所述基板(2)上端面中部沿其长度方向设置有散热槽(21)，散热槽(21)两侧的基板(2)上端面均间隔设置有至少两个螺纹孔，散热槽(21)右侧的基板(2)的上端面间隔设置有至少两个定位孔，压块R(4)和压块L(3)的上端面均间隔设置有与螺纹孔适配的固定通孔，使得压块R(4)和压块L(3)均可通过压紧螺杆(5)与基板(2)连接固定；压块R(4)的上端面上间隔设置有适配的两定位通孔，且两定位通孔的圆心线位于两固定通孔的圆心线外侧，使得压块R(4)可通过定位销(7)设置在基板(2)上。
2.根据权利要求1所述的可定位的激光拼焊夹具，其特征在于：所述压块R(4)为长方体结构。
3.根据权利要求2所述的可定位的激光拼焊夹具，其特征在于：所述压块L(3)为长方体结构。
4.根据权利要求3所述的可定位的激光拼焊夹具，其特征在于：所述螺纹孔沿散热槽(21)两侧的上端面的中线布置。
5.根据权利要求1所述的可定位的激光拼焊夹具，其特征在于：所述螺纹孔间隔设置在基板(2)上端面靠端部位置。
6.根据权利要求1所述的可定位的激光拼焊夹具，其特征在于：设置有固定通孔的的压块R(4)和压块L(3)端面的粗糙度为Ra0.8及以上。
7.根据权利要求1所述的可定位的激光拼焊夹具，其特征在于：定位销(7)的表面粗糙度在Ra1.6及以上。
8.可定位的激光拼焊焊接方法，其特征在于：包括上述任一权利要求1至7记载的夹具，焊接步骤如下：
a、将基板(2)固定在激光拼焊台架上；
b、将压块L(3)和压块R(4)分别置于基板(2)上表面两端，并将压紧螺杆(5)置于压块L(3)和基板(2)相应孔位，不旋紧；
c、将压块R(4)上定位通孔与基板(2)上相应孔对齐，并插入定位销(7)，使压块R(4)相对位置固定；
d、将板材L(1)从压块L(3)和基板(2)之间穿过，且板材L(1)需焊接边紧靠压块R(4)内侧边，旋紧步骤b所述的压紧螺杆(5)，实现板材L(1)定位；
e、取下定位销(7)，并将压块R(4)和基板(2)上相应孔对齐，旋入压紧螺杆(5)，不旋紧；
f、将板材R(6)从压块R(4)和基板(2)之间穿过，并使板材R(6)需焊接边紧靠板材L(1)焊接边，压紧步骤e所述的压紧螺杆(5)，实现板材R(6)定位；
g、调整激光设备参数，操纵激光焊接设备，完成板材激光拼焊。
9.根据权利要求8所述的可定位的激光拼焊焊接方法，其特征在于：所述板材L(1)和板材R(6)的焊缝边应位于散热槽(21)的上方。
10.根据权利要求9所述的可定位的激光拼焊焊接方法，其特征在于：所述板材L(1)和板材R(6)的焊缝边应位于散热槽(21)的上端中部。
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