專利名稱：三維拉伸件對接連接激光切割與焊接一體化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適用于三維拉伸件對接連接的激光切割與焊接一體化的方法。
背景技術：
激光技術是二十世紀與原子能、半導體及計算機齊名的四大發(fā)明之一。激光技術已在工農業(yè)生產、通信、軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、能源等許多方面獲得了重要應用。激光加工技術經過幾十年的發(fā)展，已經成為工業(yè)生產中的一項常用技術。激光加工作為一種非接觸、低噪聲、無污染、節(jié)省材料的綠色加工技術還具有信息化的特點，便于實現(xiàn)智能控制和加工技術的高度柔性化，是典型的集光、機、電、材料、熱物理等諸多學科于一體的先進加工技術。從 20世紀70年代開始，激光切割、焊接技術開始運用于制造領域，隨著高功率三維激光切割、 焊接技術的成熟，以其較高的加工速度、較高的柔性、優(yōu)良的加工質量、特別是運載工具輕量化的必要制造手段，大大提高了激光技術在制造領域的應用，并有逐漸取代傳統(tǒng)加工工藝的趨勢。通過拉伸模具拉伸得到的拉伸件一般要通過切除多余的飛邊才能進行焊接，不管采用什么方法切邊，都會有不同程度的回彈變形。此外，采用激光切邊過程中產生的熱積累也會導致其產生不同程度的熱變形，這都會對切割軌跡的位置產生影響，進而影響切割完后拉伸件精度，使得按照數(shù)模設計、拉伸、切邊得到的上下兩部分零件不能精確的對接，從而不能實現(xiàn)良好的對接連接。激光焊接逐漸取代電阻點焊焊裝車身，而基于激光焊接的對接連接結構車身應運而生。白車身連接時采用對接接頭，除了可以減輕車身重量，外觀也更美觀。但是，激光束經聚焦后，所得到的光斑直徑很小，而對接接頭的焊接，要求激光束要精確作用在對接縫隙處，并保證對接縫隙不大于允許值，且光束的運動軌跡有很高的精度要求。這樣，采用激光焊接時對接接頭處的對接間隙和錯邊量有很高的要求。一般通過對拉伸件沖壓切邊、甚至激光切邊后都有一定的回彈變形，很難保證兩半拉伸件能精確對齊，往往對接間隙和錯邊量聞。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術三維拉伸件從激光切割到焊接過程存在的各種變形回彈問題，以及激光對接焊接裝配時的高精度要求，提供了一種適用于三維拉伸件對接連接的激光切割與焊接一體化方法，實現(xiàn)三維拉伸件的激光切邊和對接連接。本發(fā)明的技術方案為，一種三維拉伸件對接連接激光切割與焊接一體化方法，將上下對接焊的拉伸件根據(jù)焊接的上下位置分為上拉伸件和下拉伸件，并設有用以夾緊上拉伸件的上夾具體和用以夾緊下拉伸件的下夾具體，，該方法包括以下步驟(1)上夾具體和下夾具體分別環(huán)抱住上拉伸件和下拉伸件的部分或者全部外表 (2)用沖壓凸模分別壓緊上拉伸件和下拉伸件，使上拉伸件和下拉伸件分別貼緊上夾具體和下夾具體；(3)上夾具體上安裝上夾鉗，上夾鉗壓緊上拉伸件并將上拉伸件與上夾具體緊固， 下夾具體上安裝下夾鉗，下夾鉗壓緊下拉伸件并將下拉伸件與下夾具體緊固；(4)用激光切除上拉伸件和下拉伸件的飛邊；(5)保持上夾鉗和下夾鉗加緊，將上拉伸件和下拉伸件連同上夾具體和下夾具體運至焊接工位；(6)將上夾具體翻轉至下夾具體頂部，上夾具體和下夾具體裝配，完成上拉伸件與下拉伸件對接焊接時高精度裝夾；(7)用激光焊接完成了對接裝配的上拉伸件與下拉伸件。將上、下拉伸件分別裝夾在上、下夾具體上，進行激光切割時，上、下夾具體各自為上、下拉伸件的激光切割夾具，完成切割工序。該裝夾方法很好的糾正了拉伸件經過沖壓后產生的不同程度的回彈變形而導致的實際拉伸件與數(shù)模之間的變形誤差。此外，拉伸件在激光切割過程中，該裝夾方法實現(xiàn)了均勻夾緊，消除了熱積累導致的不同程度的熱變形，保證了切割軌跡的位置精度，進而保證切割精度。切割完成后，直接將拉伸件連同上下夾具體運至焊接工作臺，通過上夾具體翻轉裝配完成上下夾具體結合。整個過程中，拉伸件和夾具沒有分離，避免了切割后拉伸件的變形及回彈，直接通過夾具的翻轉裝配，及上下夾具體之間的配合，實現(xiàn)激光切割后的三維拉伸件的對接夾緊，滿足焊接拉伸件之間的對接間隙和錯邊要求，實現(xiàn)高精度三維拉伸件的激光對接焊。由以上可知，本方法實現(xiàn)激光切割后的三維拉伸件的對接夾緊，滿足激光焊接時所需的對接間隙和錯邊要求，實現(xiàn)高精度三維拉伸件的激光對接焊。


圖1為激光切邊工位，夾具裝夾橫截面示意圖；圖2為激光焊接工位，夾具裝夾橫截面示意圖；圖3為本方法所用夾具的結構示意圖；圖4為圖3中上夾具體的結構示意圖；圖5為圖3中下夾具體的結構示意圖；在圖1-5中1_下夾具體；2-夾緊力；3-激光束；4-下拉伸件；5_上拉伸件；6_上夾具體-J-限位柱；11-上型面腔體；12-上固定板；21-下型面腔體；22-下固定板；31-上夾鉗；32-下夾鉗；41-導柱；42-導套。
具體實施方案一種三維拉伸件對接連接激光切割與焊接一體化方法，將上下對接焊的拉伸件根據(jù)焊接的上下位置分為上拉伸件5和下拉伸件4，并設有用以夾緊上拉伸件的上夾具體和用以夾緊下拉伸件的下夾具體，該方法包括以下步驟(1)上夾具體6和下夾具體1分別環(huán)抱住上拉伸件5和下拉伸件4的部分或者全部外表面；(2)用沖壓凸模分別壓緊上拉伸件5和下拉伸件4，使上拉伸件5和下拉伸件4分別貼緊上夾具體6和下夾具體1 ；
(3)上夾具體6上安裝上夾鉗，上夾鉗壓緊上拉伸件5并將上拉伸件5與上夾具體 6緊固，下夾具體1上安裝下夾鉗，下夾鉗壓緊下拉伸件4并將下拉伸件4與下夾具體1緊固；(4)用激光切除上拉伸件5和下拉伸件4的飛邊；(5)保持夾緊力2不松開，將上拉伸件5和下拉伸件4連同上夾具體6和下夾具體 1運至焊接工位；(6)將上夾具體6翻轉至下夾具體1頂部，上夾具體6和下夾具體1裝配，完成上拉伸件5與下拉伸件4對接焊接時高精度裝夾；(7)用激光焊接完成了對接裝配的上拉伸件5與下拉伸件4。如圖3-圖5所示，上夾具體6底部設有環(huán)抱住上拉伸件5需焊接部位上部的上型面腔體11，下夾具體1頂部設有環(huán)抱住下拉伸件4需焊接部位下部的下型面腔體21，上夾具體6還包括上固定板12，上型面腔體11頂面固定在上固定板12，下夾具體1還包括下固定板22，下型面腔體21底面固定在下固定板22，上夾具體6上安裝上夾鉗31，上夾鉗31底面置于上拉伸件5底部，上夾鉗31頂面置于上固定板12底部并通過螺栓與上固定板12緊固；下夾具體1上安裝下夾鉗32，下夾鉗32頂面置于下拉伸件4頂部，下夾鉗32底面置于下固定板22頂部并通過螺栓與下固定板22緊固。激光切邊如圖1截面示意圖所示，采用激光3切邊時，上夾具體6和下夾具體1各自為上拉伸件5和下拉伸件4的激光3切割夾具，獨自完成切割工序，利用該方法，很好的糾正了拉伸件經過沖壓后產生的不同程度的回彈變形而導致的實際拉伸件與數(shù)模之間的變形誤差，此外，上拉伸件5和下拉伸件4在激光3切割過程中，該方法實現(xiàn)了均勻夾緊，消除了熱積累導致的不同程度的熱變形，保證了切割軌跡的位置精度，進而保證切割精度。切割工位完成后，保持夾緊力2不松開，直接將上拉伸件5和下拉伸件4連同上夾具體6和下夾具體1運至焊接工位，通過上夾具體6翻轉、并與下夾具體1裝配，裝配時，夾具設有控制上夾具體6和下夾具體1水平方向相對位置的導向機構，該導向機構包括導柱41和帶導套孔的導套42，導柱41底端安裝在導套孔內，導柱41頂端和導套42底端分別對應安裝在上固定板12底端和下固定板22頂端，且導柱41與上固定板12為過渡配合，導套42與下固定板22為過渡配合。夾具還設有控制上夾具體6和下夾具體1豎直距離的限位柱7，上固定板12底端和下固定板22頂端的對應位置分別設有柱孔。裝配后，完成上夾具體6和下夾具體1結合，如圖2所示。上拉伸件5、下拉伸件 4和切割夾具體沒有分離，避免了切割后拉伸件的變形及回彈，實現(xiàn)了上拉伸件5與下拉伸件4對接焊接時高精度裝夾。最后用激光3焊接完成對接裝配的上拉伸件5與下拉伸件4。
權利要求
1. 一種三維拉伸件對接連接激光切割與焊接一體化方法，將上下對接焊的拉伸件根據(jù)焊接的上下位置分為上拉伸件和下拉伸件，并設有用以夾緊上拉伸件的上夾具體和用以夾緊下拉伸件的下夾具體，其特征是，該方法包括以下步驟(1)上夾具體和下夾具體分別環(huán)抱住上拉伸件和下拉伸件的部分或者全部外表面；(2)用沖壓凸模分別壓緊上拉伸件和下拉伸件，使上拉伸件和下拉伸件分別貼緊上夾具體和下夾具體；(3)上夾具體上安裝上夾鉗，上夾鉗壓緊上拉伸件并將上拉伸件與上夾具體緊固，下夾具體上安裝下夾鉗，下夾鉗壓緊下拉伸件并將下拉伸件與下夾具體緊固；(4)用激光切除上拉伸件和下拉伸件的飛邊；(5)保持上夾鉗和下夾鉗加緊，將上拉伸件和下拉伸件連同上夾具體和下夾具體運至焊接工位；(6)將上夾具體翻轉至下夾具體頂部，上夾具體和下夾具體裝配，完成上拉伸件與下拉伸件對接焊接時高精度裝夾；(7)用激光焊接完成了對接裝配的上拉伸件與下拉伸件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于三維拉伸件對接連接的激光切割與焊接一體化的方法，旨在提供一種適用于三維拉伸件精密對接的方法，通過同一夾具，先激光切割，再激光焊接實現(xiàn)對接連接。激光切割后的三維拉伸件和夾具搬運過程中一直沒有分離，避免了切割后工件的變形及回彈，直接通過上下夾具體的翻轉裝配，及上下夾具體之間的配合，實現(xiàn)激光切割后的三維拉伸件的對接夾緊，滿足焊接零部件之間的對接間隙和錯邊要求的精度要求，實現(xiàn)三維拉伸件的高精度激光對接焊，然后通過整體熱處理消除內部應力。
文檔編號B23K37/04GK102489878SQ20111037650
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權日2011年11月23日
發(fā)明者張屹, 李時春, 蔡興, 譚力鵬, 鐘志華, 陳根余 申請人:湖南大學