CN1175075A - 荫罩框架的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造阴极射线管设计成金属工件的荫罩框架的方法,特别适用于电视机和监示器彩色显象管的生产。先是将起码两个元件焊接起来制成原始框架,再冲压成型,即将设计成扁平件的元件安置并固定就位,使待焊接各元件的各边缘齐平接触,然后用起码一束激光束将各元件的接头焊接起来,再按一般作法用起码两个焊缝通过压制和/或冲压加工得出的原始框架。激光束采用CO2气体激光器或Nd:YAG固态激光器产生。

Description

荫罩框架的制造方法
本发明涉及阴极射线管荫罩框架的一种制造方法，特别适用于电视机和监示器彩色显象管的生产。
从钢带冲压成单件荫罩框架的生产过程是大家所熟悉的。先在第一冲床上从钢带冲压出一块钢板，钢板的外形与以后的荫罩框架相当。再在另一个冲床上从该钢板制取荫罩框架。第三步工序是将框架的内部分冲出。通常，第四步工序是将荫罩框架四边制成凸缘。
这种冲压方案的缺点是没有利用内部部分。如果因所述内部部分的面积小而不能加以利用来制取较小的荫罩框架，则会对材料成本有负面的影响。
此外，通常的作法是将多个元件一个个装配焊接起来，制成荫罩框架。为此，例如将钢带元件切成适当的长度，将重叠部分焊接在一起，从而大体上形成金属带组成的闭合框圈。这里，带宽要求和以后荫罩框架的形状一样。焊接好之后，进一步对框圈进行冲压加工。
另一种大家熟悉的方案是先冲压出成对的不同形状的短臂元件，例如取拉丁字母U状，再将这些元件对叠焊接起来，然后进行冲压加工。
例如，美国专利3,516,147介绍了在两角隅放上板条点焊起来的焊接两个元件的作法。
另一个美国专利3,942,064中介绍的解决办法不用板条而是将框架元件重叠的各端部焊接起来。框架是将两个和四个元件装配而成的。这里，焊接也同样采用点焊。
上述制造荫罩框架焊接工序的缺点在于，电气对接焊和压力焊形成的焊缝其焊珠妨碍了其往冲压成形机具中的插入。通常，这需要将凸出的焊缝靡平或刨平，这样，既花时间又限制了荫罩框架生产中的自动化措施。采用压力焊接时，能量消耗大，增加了对荫罩生产操作费用的负面影响。
因此，本发明的目的是提供一种在材料和能耗上高度经济、生产时间短、可进行自动化、能可靠地生产出质量保持优质的荫罩框架的阴极射线管荫罩框架制造方法。
按照本发明，上述目的是结合权利要求1前序部分中的特点、通过特征部分的特点达到的。本发明的一些适当的实施例在各从属权项中说明。
本发明特别有利的地方在于，没有重叠的部分和/或焊珠，而且各元件和未经加工框架的尺寸保持不变。这是通过下列措施达到的：各元件设计成扁平平面元件，而且它们安置和固定就位的方式达到了这样的目的：各元件待焊接的各边缘齐平接触；再用起码一束激光束焊接各元件的接头；接着对得出的未经加工的框架用起码两个焊缝通过压实或冲压进行一般加工。
激光焊接中的受热部分狭小，这使焊件的尺寸可以保持恒定。
本发明的另一个好处在于，激光束是CO2气体激光器或Nd：YAG固态激光器产生的，因而可以根据各材料参数为各用途选择诸如功率、聚焦之类的最有效激光束参数和象焊接速度、惰性气体等之类的工作参数，并最优化这些参数。
下面参照部分示于附图中的一些实施例更详细地说明本发明的内容。
图1示出了制取荫罩框架时需要加工的各部分的示意图；
图2示出了从两个元件制取荫罩框架的方案；
图3示出了从四个元件制取荫罩框架的方案；
图4示出了在钢带中设计和编排L形元件的方案。
从图1中可以看到，C部分是待加工的原始框架，A部分和B部分是荫罩以后的制造过程中不需要的部分。
图2和图3中示出了制造荫罩框架的两种不同方案。图2示出了从两个基本上呈L字形的元件制取荫罩框架的情况。图3示出了从四个基本上呈矩形的元件制取荫罩框架的情况。图4示出了外轮廓和内轮廓都达到理想情况时L形元件的排列情况。
用激光束产生的各焊缝用S表示。下面说明生产过程。
先从一条钢带开始，在第一冲床上冲压出图4中所示拉丁字母L形状的各部分，并借助于传送系统或传送带将其传送到自动激光焊接机上。安置工作过程中需要将各元件精确安置在工件支座上。待焊接各元件的间距最大为0.1毫米，最大偏差为0.6毫米。
两元件如图2所示焊接好之后，在第二冲床上对荫罩框架进行深冲压。
如果不采用L形元件，也可采用两长两短的矩形钢带切割件装配荫罩框架的原始框架，将它们焊接起来。这种方案如图3中所示。但这样做的缺点是焊缝S和焊缝L的数量加倍了，因而增加了焊接时间。
现在说明在第一种实施方案中采用高性能CO2激光器、在第二种实施方案中采用高性能Nd-YAG激光器进行焊接的过程。
两种激光器都有设备控制接口，可以从外面编程和要求激光功率周期、脉冲程序、脉冲频率和激光功率。在CNC(计算机化数字控制)直接控制的激光功率模拟控制中，激光功率可按路径、速度控制、时间控制，或按激光功率级的形式控制。
采用CO2激光器时，激光束借助反射镜被传送到工作台，工件则是固定不动。
采用CO2激光器进行激光焊接时，聚焦光学系统采用反射聚焦头焦距为150至200毫米的焊头。CO2激光器的激光束通过“飞点扫描光学系统”采用设计成模件的五轴CO2激光器加工台控制，驱动器采用由晶体管脉冲调节器供电的直流伺服电动机。这种控制装置有三个移动轴和两个转动轴，呈倾斜旋转台系的形式。
具体地说，板材焊接所能达到的最高焊接速度取决于加到工件上的最大激光功率、加工光学系统的调节以及板材类型和板材厚度。
CO2激光器之所以受欢迎是因为效率较高，单位输出装置的初始投资较低，激光器和设备安全方面的费用较低，功率易于控制，光束质量优异。对CO2激光器不利的因素有：激光功率不能用光波导传输，激光束在三维加工方面的传输复杂，与某些物质相互作用(吸收)的能力差，设备体积较大，光学系统昂贵，维修费用和操作费用都较高。
采用Nd：YAG固态激光器时，为达到尽可能高的焊接速度，除上述已提到的CO2激光器的各参数外，工作方式很重要。由于激光束的耦合在脉冲工作方式下比CW(连续波)工作方式下好，因而可以提高焊接速度。采用高性能的固态激光器时，Nd：YAG激光器的辐射可通过光纤光缆传输。这种固态激光器采用透镜系统聚焦。高性能固态激光器的操纵系统可采用六轴拟人的机械手。
举例说，夹具是作激光焊准备工作时供固定工作用的，用这种夹具可以防止焊缝超过0.1毫米的缝宽。
至于其它容差标准，待焊接元件的配置误差在0至0.6毫米的范围。各元件配置在夹具中，剪切边飞刺朝上。加工气体通过操作光学系统和气体喷嘴沿轴向通到激光束中。由于光学系统的聚焦透镜将后光束通路密封得不透气，因而加工气体只能从喷嘴直接喷射到工件上。气体流量用精密的转子式流量计调节、测定和保持恒定。加工气体采用氩气或氮气。
激光焊接过程中，熔体流动着，因而焊缝的头尾都形成有缺口，通过控制焊接过程可以最大限度地减小这类缺口的形成，例如通过控制激光束的功率或焊接速度。
本发明不局限于这里所例举的实施例。在不脱离本发明范围的前提下可以通过组合和修改上述装置和零部件提出实施例的其它方案。

Claims (10)

1.一种制造阴极射线管的设计成金属工件的荫罩框架的方法，具体作法是将起码两个元件焊接起来，再通过深拉冲压成形，其特征在于，各元件设计成扁平件，安置和固定就位，使各原始元件待焊接的各边缘齐平接触，接着用起码一束激光焊接各原始元件的接头，再按一般作法用起码两个焊缝通过压制加工得出的原始框架。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，激光束用CO2气体激光器或Nd：YAG固态激光器产生。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，待焊接各边缘的间距在0至0.1毫米的范围，偏差在0至0.6毫米的范围。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，激光焊接是在惰性气体环境下进行的。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，惰性气体为氩气和/或氮气。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，激光焊接是在没有惰性气体的环境下进行的。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各原始元件是内外轮廓制成一定形状、基本上呈L字形的钢带冲压件。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，Nd：YAG固态激光器产生的激光束用激光波导传送到焊接点，用透镜系统聚焦。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，CO2气体激光器产生的激光束借助于反射镜向系统传送到焊接点并聚焦。
10.如以上任一权利要求所述的方法，其特征在于，通过调节激光功率和/或焊接速度使焊缝头部熔融区深度的增加和焊缝尾部熔融区深度的减小有所节制。
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