CN113967805B - 一种超薄金属板激光焊接装夹装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超薄金属板激光焊接装夹装置，包括工作台底板，工作台底板上固接有框架，框架的顶面两侧分别固接有托板，两个托板之间嵌设有背面保护垫板，框架内一侧壁上固接有转动销的一端，转动销的另一端活动连接有三角推力板，三角推力板的底角活动连接有驱动机构的一端，三角推力板的两顶角分别活动连接有夹持部的一端，夹持部的另一端与托板活动连接，夹持部和托板之间放有待焊接材料，三角推力板的顶部活动连接有活动顶板，活动顶板的顶面抵接有弹性顶杆机构，弹性顶杆机构与背面保护垫板抵接，活动顶板将弹性顶杆机构向上顶起，弹性顶杆机构将背面保护垫板顶起，为金属双极板提供弹性顶紧力，防止金属双极板下垂。

Description

一种超薄金属板激光焊接装夹装置

技术领域

本发明涉及超薄金属板焊接领域，特别是涉及一种超薄金属板激光焊接装夹装置。

背景技术

氢燃料汽车是我国新能源汽车发展的主要技术路径之一，常见的氢能源燃料电池双极板有石墨双极板、金属双极板和复合双极板三类，其中由不锈钢、钛合金、铝合金等冲压成形的金属双极板，具有电导率高、价格低廉、工艺制法多样、高机械强度等优点。从性能和成本来讲，金属双极板更适合于大规模量产。焊接是一种金属板连接的最可靠方式，关系到电堆的密封安全、寿命与可靠性及成本等方面。但由于金属双极板厚度一般仅为0.3mm以下，因此氢燃料电池领域的焊接技术难度显著高于传统行业，需要进行针对性的装备与工艺开发。

高可靠的金属双极板连接工艺是高可靠性电堆的基础，金属双极板连接的工艺指标包括双极板的密封性、平整度、焊缝抗拉强度、焊缝宽度一致性、焊缝熔深一致性、板厚减薄率等。目前激光焊接是金属双极板最为先进的连接工艺，为了提高金属双极板激光焊接的可靠性，提高金属双极板焊接自动化水平，因此亟需一种适用于氢能源电池金属双极板等超薄金属板激光焊接装夹装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种超薄金属板激光焊接装夹装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种超薄金属板激光焊接装夹装置，包括支撑板，其特征在于：所述支撑板上设置有工作台，所述工作台上用于放置待焊接材料；

所述工作台两侧设置有夹持机构，所述夹持机构包括设置在所述支撑板上的三角推力板，所述三角推力板的一端活动连接有驱动部，所述三角推力板的另一端活动连接有夹持部，所述夹持部与所述待焊接材料抵接；

所述三角推力板上设置有活动顶板，所述活动顶板的顶面抵接有弹性顶杆机构，所述弹性顶杆机构位于所述工作台下方，且与所述工作台抵接，所述工作台上开设有窄槽，所述弹性顶杆机构与所述窄槽相连通。

优选的，所述工作台的顶部设有第一通孔，所述弹性顶杆机构包括与所述活动顶板抵接的圆头滑动套，所述圆头滑动套的顶面设有盲孔，所述盲孔内嵌设有弹簧的一端，所述弹簧的另一端抵接有通气顶杆，所述通气顶杆的底部位于所述盲孔内，所述通气顶杆的顶部穿过所述第一通孔并与所述窄槽连通。

优选的，所述第一通孔内分别嵌设有滑动轴套和限位卡簧，所述限位卡簧位于所述滑动轴套的顶部，所述通气顶杆的顶端穿过所述滑动轴套和所述限位卡簧，所述通气顶杆与所述滑动轴套滑动连接，所述通气顶杆的顶端伸出所述第一通孔。

优选的，所述支撑板分别位于所述工作台的两侧，所述工作台包括分别与所述支撑板固接的托板，两个所述托板之间嵌设有背面保护垫板，所述背面保护垫板的底部中心固接有柱体，所述柱体内设有贯通的台阶孔，所述台阶孔的底面与所述通气顶杆的顶面抵接，所述窄槽位于所述背面保护垫板的顶面上。

优选的，所述通气顶杆的侧壁上设有背面保护气接口，所述通气顶杆的顶部中空，所述背面保护气接口与所述通气顶杆内部连通，所述通气顶杆与所述台阶孔连通。

优选的，所述活动顶板的形状为L形，所述活动顶板的短边上设有开口，所述开口与所述三角推力板相适配，所述短边靠近所述三角推力板的一端与所述三角推力板铰接，所述活动顶板的长边底部与所述夹持部抵接。

优选的，所述支撑板的底部固接有工作台底板，所述工作台底板两侧固接有底座，两个所述底座相对的内侧分别固接有所述支撑板，两个所述支撑板的顶面上固接有工作台板，所述工作台板内设有所述第一通孔，所述工作台板的顶面上固接有所述托板。

优选的，所述夹持部包括与所述三角推力板活动连接的连杆，所述连杆的另一端活动连接有夹钳，所述夹钳的底部与所述托板活动连接，所述夹钳远离所述连杆的一端与所述托板的顶面抵接，所述夹钳和所述托板之间放有所述待焊接材料。

优选的，所述驱动机构包括与所述工作台底板固接的安装支座，所述安装支座上铰接有液压推杆的一端，所述液压推杆的另一端与所述三角推力板铰接，所述液压推杆的顶部两侧分别设有进油口和回油口，所述进油口和所述回油口分别与外部设备连通。

本发明公开了以下技术效果：通过外部设备启动驱动机构工作，驱动机构带动三角推力板转动，三角推力板带动夹持部工作，使夹持部对工作台施加作用力，将放置在托板上的待焊接材料压紧，待焊接材料为金属双极板，在三角推力板转动的同时，活动顶板将弹性顶杆机构向上顶起，弹性顶杆机构将背面保护垫板顶起，为金属双极板提供弹性顶紧力，防止金属双极板下垂,在窄槽中通入保护气体，对焊缝背面进行保护，防止焊缝及其热影响区被氧化，提高焊接接头的机械性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中超薄金属板激光焊接装夹装置的结构示意图；

图2为本发明中超薄金属板激光焊接装夹装置的主视图；

图3为背面保护垫板底部的结构示意图；

图4为弹性顶杆机构的结构示意图；

图5为活动顶板的结构示意图；

其中：1、工作台底板；2、托板；3、背面保护垫板；4、转动销；5、三角推力板；6、待焊接材料；7、活动顶板；71、短边；72、长边；73、开口；8、圆头滑动套；9、盲孔；10、弹簧；11、通气顶杆；12、滑动轴套；13、限位卡簧；14、柱体；15、台阶孔；16、背面保护气接口；17、窄槽；18、底座；19、支撑板；20、工作台板；21、连杆；22、夹钳；23、安装支座；24、液压推杆；25、进油口；26、回油口；27、夹钳活动销。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-5，本发明提供一种超薄金属板激光焊接装夹装置,支撑板19，支撑板19上设置有工作台，工作台上用于放置待焊接材料6；

工作台两侧设置有夹持机构，夹持机构包括设置在支撑板19上的三角推力板5，三角推力板5转动连接有转动销4的一端，转动销4的另一端与支撑板19固接，三角推力板5的一端活动连接有驱动部，三角推力板5的另一端活动连接有夹持部，夹持部与待焊接材料6抵接；

三角推力板5上设置有活动顶板7，活动顶板7的顶面抵接有弹性顶杆机构，弹性顶杆机构位于工作台下方，且与工作台抵接，工作台上开设有窄槽17，弹性顶杆机构与窄槽17相连通。

通过外部设备启动驱动机构工作，驱动机构带动三角推力板5转动，三角推力板5带动夹持部工作，使夹持部对托板2施加作用力，将放置在托板2上的待焊接材料6压紧，待焊接材料为金属双极板，在三角推力板5转动的同时，活动顶板7将弹性顶杆机构向上顶起，弹性顶杆机构将背面保护垫板3顶起，为金属双极板提供弹性顶紧力，防止金属双极板下垂。

进一步优化方案，工作台的顶部设有第一通孔，弹性顶杆机构包括与活动顶板7抵接的圆头滑动套8，圆头滑动套8的顶面设有盲孔9，盲孔9内嵌设有弹簧10的一端，弹簧10的另一端抵接有通气顶杆11，通气顶杆11的底部位于盲孔9内，通气顶杆11的顶部穿过第一通孔并与窄槽17连通。

进一步优化方案，第一通孔内分别嵌设有滑动轴套12和限位卡簧13，限位卡簧13位于滑动轴套12的顶部，通气顶杆11的顶端穿过滑动轴套12和限位卡簧13，通气顶杆11与滑动轴套12滑动连接，通气顶杆11的顶端伸出第一通孔。

当活动顶板7将圆头滑动套8顶起时，向上的顶紧力经弹簧10、通气顶杆11、背面保护垫板3加载到金属双极板上，防止由于金属双极板刚性不足，在重力作用下发生下垂。

进一步优化方案，支撑板19分别位于工作台的两侧，工作台包括分别与支撑板19固接的托板2，两个托板2之间嵌设有背面保护垫板3，背面保护垫板3的底部中心固接有柱体14，柱体14内设有贯通的台阶孔15，台阶孔15的底面与通气顶杆11的顶面抵接，窄槽17位于背面保护垫板3的顶面上

进一步优化方案，背面保护垫板3的底部中心固接有柱体14，柱体14内设有贯通的台阶孔15，台阶孔15的底面与通气顶杆11的顶面抵接。

进一步优化方案，通气顶杆11的侧壁上设有背面保护气接口16，通气顶杆11的顶部中空，背面保护气接口16与通气顶杆11内部连通，通气顶杆11与台阶孔15连通。

通气顶杆11下端封闭，上端开口，上端与背面保护垫板3底部的台阶孔15连通，在焊接过程中，通过将背面保护气接口16与外部供气机构连通，向通气顶杆11内通入保护气，保护气经通气通气顶杆11导入到背面保护垫板3的窄槽17内，保护焊缝背面不被氧化。

进一步优化方案，活动顶板7的形状为L形，活动顶板7的短边71上设有开口73，开口73开设在靠近转动销4的一端，开口73与三角推力板5相适配，短边71靠近三角推力板5的一端与三角推力板5铰接，活动顶板7的长边72底部与夹持部抵接。

进一步优化方案，支撑板19的底部固接有工作台底板1，工作台底板1两侧固接有底座18，两个底座18相对的内侧分别固接有支撑板19，两个支撑板19的顶面上固接有工作台板20，工作台板20内设有第一通孔，工作台板20的顶面上固接有托板2。

进一步优化方案，为了使厚度仅为0.3mm左右的金属双极板能够平整的焊接，避免因受力不均而出现褶皱，夹持部包括与三角推力板5活动连接的连杆21，连杆21的另一端活动连接有夹钳22，夹钳22的底部与托板2通过夹钳活动销27活动连接，夹钳22远离连杆21的一端与托板2的顶面抵接，夹钳22和托板2之间放有金属双极板，夹钳22靠近托板2的一端采用长口夹钳，并在钳口上包覆一层耐热橡胶材料，一方面可以使金属双极板材料受力更均匀，另一方面可以避免双极板材料被钳口夹伤，针对金属双极板厚度小易下垂的特点，不用传统的点式装夹，采用钳口夹紧，防止金属双极板因受力不均而出现局部褶皱，采用背部垫板顶级的方式，弥补金属双极板刚度方面的不足，从而提高了焊接工艺的一致性和焊缝连接的可靠性，有效提升了产品质量的稳定性。

进一步优化方案，驱动机构包括与工作台底板1固接的安装支座23，安装支座23上铰接有液压推杆24的一端，液压推杆24的另一端与三角推力板5铰接，液压推杆24的顶部两侧分别设有进油口25和回油口26，进油口25和回油口26分别与外部设备连通，通过一个液压推杆24实现机构的运行，结构型式简单紧凑，可靠性高。

工作原理：通过外部设备将液压推杆24推出时，液压推杆24带动三角推力板5转动，三角推力板5带动与其顶部两侧连接的连杆21移动，连杆21带动与其连接的夹钳22绕夹钳活动销27转动，使远离夹钳22远离连杆21的一端逐渐靠近托板2，将托板2上的金属双极板压紧，三角推力板5在转动的同时，使活动顶板7向上移动，活动顶板7带动与其抵接的圆头滑动套8向上移动，圆头滑动套8带动与其抵接的弹簧10压缩，弹簧10带动通气顶杆11向上移动，通气顶杆11在滑动轴套12内滑动，限位卡簧13对滑动轴套12进行限位，通气顶杆11的顶部将背面保护垫板3顶起，为金属双极板提供弹性顶紧力，防止金属双极板下垂，同时，通过背面保护气接口16将外界保护气体充入通气顶杆11中，保护气体沿通气顶杆11进入台阶孔15中，并通过台阶孔15通入至窄槽17中，护焊缝背面不被氧化。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种超薄金属板激光焊接装夹装置， 包括支撑板（19），其特征在于：所述支撑板（19）上设置有工作台，所述工作台上用于放置待焊接材料（6）；

所述工作台两侧设置有夹持机构，所述夹持机构包括转动连接在所述支撑板（19）上的三角推力板（5），所述三角推力板（5）的一端活动连接有驱动机构，所述三角推力板（5）的另两端均活动连接有夹持部，所述夹持部与所述待焊接材料（6）抵接；

所述三角推力板（5）上设置有活动顶板（7），所述活动顶板（7）的顶面抵接有弹性顶杆机构，所述弹性顶杆机构位于所述工作台下方，且与所述工作台抵接，所述工作台上开设有窄槽（17），所述弹性顶杆机构与所述窄槽（17）相连通；

所述工作台的顶部设有第一通孔，所述弹性顶杆机构包括与所述活动顶板（7）抵接的圆头滑动套（8），所述圆头滑动套（8）的顶面设有盲孔（9），所述盲孔（9）内嵌设有弹簧（10）的一端，所述弹簧（10）的另一端抵接有通气顶杆（11），所述通气顶杆（11）的底部位于所述盲孔（9）内，所述通气顶杆（11）的顶部穿过所述第一通孔并与所述窄槽（17）连通；

所述支撑板（19）分别位于所述工作台的两侧，所述工作台包括分别与所述支撑板（19）固接的托板（2），两个所述托板（2）之间嵌设有背面保护垫板（3），所述背面保护垫板（3）的底部中心固接有柱体（14），所述柱体（14）内设有贯通的台阶孔（15），所述台阶孔（15）的底面与所述通气顶杆（11）的顶面抵接，所述窄槽（17）位于所述背面保护垫板（3）的顶面上；

所述活动顶板（7）的形状为L形，所述活动顶板（7）的短边（71）上设有开口（73），所述开口（73）与所述三角推力板（5）相适配，所述短边（71）靠近所述三角推力板（5）的一端与所述三角推力板（5）铰接，所述活动顶板（7）的长边（72）底部与其中一个所述夹持部抵接；

所述夹持部包括与所述三角推力板（5）活动连接的连杆（21），所述连杆（21）的另一端活动连接有夹钳（22），所述夹钳（22）的底部与所述托板（2）活动连接，所述夹钳（22）远离所述连杆（21）的一端与所述托板（2）的顶面抵接，所述夹钳（22）和所述托板（2）之间放有所述待焊接材料（6）。

2.根据权利要求1所述的超薄金属板激光焊接装夹装置，其特征在于：所述第一通孔内分别嵌设有滑动轴套（12）和限位卡簧（13），所述限位卡簧（13）位于所述滑动轴套（12）的顶部，所述通气顶杆（11）的顶端穿过所述滑动轴套（12）和所述限位卡簧（13），所述通气顶杆（11）与所述滑动轴套（12）滑动连接，所述通气顶杆（11）的顶端伸出所述第一通孔。

3.根据权利要求2所述的超薄金属板激光焊接装夹装置，其特征在于：所述通气顶杆（11）的侧壁上设有背面保护气接口（16），所述通气顶杆（11）的顶部中空，所述背面保护气接口（16）与所述通气顶杆（11）内部连通，所述通气顶杆（11）与所述台阶孔（15）连通。

4.根据权利要求3所述的超薄金属板激光焊接装夹装置，其特征在于：所述支撑板（19）的底部固接有工作台底板（1），所述工作台底板（1）两侧固接有底座（18），两个所述底座（18）相对的内侧分别固接有所述支撑板（19），两个所述支撑板（19）的顶面上固接有工作台板（20），所述工作台板（20）内设有所述第一通孔，所述工作台板（20）的顶面上固接有所述托板（2）。

5.根据权利要求4所述的超薄金属板激光焊接装夹装置，其特征在于：所述驱动机构包括与所述工作台底板（1）固接的安装支座（23），所述安装支座（23）上铰接有液压推杆（24）的一端，所述液压推杆（24）的另一端与所述三角推力板（5）铰接，所述液压推杆（24）的顶部两侧分别设有进油口（25）和回油口（26），所述进油口（25）和所述回油口（26）分别与外部设备连通。

Images