一種用於商務車頂蓋的在線多層搭接雷射填絲熔焊方法

2023-12-11 04:49:37 1

一種用於商務車頂蓋的在線多層搭接雷射填絲熔焊方法
【專利摘要】本發明公開了一種車頂蓋在線多層搭接雷射填絲熔焊工藝，其採用自適應壓輪，根據表面狀態自適應調節，從而滿足雷射焊接對焊縫間隙的精度要求；採用多段焊縫模擬優化技術和分段校正技術，能夠有效地減少熱變形和應力集中現象；建立穩定的雷射與焊絲位置關係，獲得良好的焊接質量；通過大量的工藝實驗，優化得到一組最佳工藝參數，有效地提高了焊接質量和焊接效率。
【專利說明】一種用於商務車頂蓋的在線多層搭接雷射填絲熔焊方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於雷射加工領域，特別涉及大尺寸、長行程、薄板件的商務車頂蓋搭接焊接。
【背景技術】
[0002]現代商務車頂蓋焊接技術中，國際知名品牌汽車公司均已大量採用雷射焊接技術，以保證產品質量和技術先進性；然而，國內汽車公司的車身製造工藝中還停留在普通焊接技術，車身在線雷射焊接領域尚為空白，嚴重影響雷射先進位造技術在中國汽車行業的推廣和應用。
[0003]商務車頂蓋焊接為大尺寸、長行程、薄板結構件、多段曲線焊接，其基本技術指標為:焊縫質量需要滿足整車外觀與強度的要求、滿足整車密封連接要求、滿足便於操作和大批量工業化的要求等。在焊接過程中，存在以下技術難點:焊縫間隙控制、焊接熱變形控制、多段焊縫定位、光縫對中及在線補償等。
[0004]現有技術中存在以下幾種方案可供選擇:雷射搭接角焊縫熔焊、雷射釺焊、雷射搭接焊縫穿透熔焊、雷射填絲熔焊。雷射搭接角焊縫熔焊和雷射釺焊對焊縫要求很高(0.1?
0.35_)，而汽車頂蓋長行程薄板無法保證，容易造成焊接過程不穩定或其他焊接缺陷；汽車頂蓋與側圍之間塗有密封膠，採用雷射搭接焊縫穿透熔焊會引起焊接氣孔等缺陷；雷射填絲熔焊為一種焊接新技術，能夠較好地滿足商務車頂蓋的焊接技術要求，但對焊接工藝要求較高。

【發明內容】

[0005]針對上述商務車頂蓋焊接的技術要求和現有技術缺陷，本發明的目的在於提供一種適用於商務車頂蓋的在線多層搭接雷射填絲熔焊方法，以有效提高焊接效率與焊縫質量。
[0006]為達到上述目的，本發明採用如下技術方案:
[0007]—種車頂蓋在線多層搭接雷射填絲熔焊工藝，包括以下步驟:
[0008]車身通過往復杆(I)送到初始定位工位並落定一車身識別，向中央控制系統反饋信號一中央控制系統接收反饋信號後發出指令一夾具(3)動作，夾緊車身並向中央控制系統反饋信號一中央控制系統向初始定位工位發送車身到位信號，導入完成信號和車型碼一雷射房門(2)關閉，車身左右氣缸(4)頂緊車身一右側機器人(5)選擇光路，打開除塵器(8)—右側機器人移動到車型驗證點，驗證車型一機器人從車尾移動到車頭，經過焊縫掃描點掃描焊縫數據一打開校正，依次焊接右側五段焊縫一右側機械手回HOME點，關閉光路，關閉除塵器一左側機器人(7)選擇光路，打開除塵器一左側機器人移動到車型驗證點，驗證車型一機器人從車尾移動到車頭，經過焊縫掃描點掃描焊縫數據一打開校正，依次焊接左側五段焊縫一左側機械手回HOME點，關閉光路，關閉除塵器一雷射房門打開，車身左右氣缸鬆開到位一主控制櫃通知中央控制系統焊接完成一夾具鬆開，車身頂起，通過往復杆送入下一個工位。
[0009]優選的，採用自適應壓輪，根據表面狀態自適應調節，保證壓緊力一致。
[0010]優選的，其中在焊接工作前，將車型和焊縫掃描點輸入系統，對比標準車身，進行曲線擬合，生成焊接軌跡並對焊接軌跡進行優化；在焊接過程中，採用分段校正技術，根據實際焊縫，對焊接軌跡進行微調。
[0011]優選的，所述優化包括減少左右光路切換頻率或者將長圓弧焊縫焊接分成兩段，從中間起焊。
[0012]優選的，當焊絲熔化形成初始熔滴時，確保其是否可以和工件表面形成接觸；當焊絲熔化後成初始熔滴時，其在和工件表面可以形成接觸時，確保接觸點距離雷射「匙孔」的距離。
[0013]優選的，焊接參數如下:雷射功率:3200W，焊接速度4.2m/min，送絲速度:2.2m/min，填絲跟蹤力:120N，滾壓輪壓力:140_200N，開光延時:80ms，關光延時:110ms。
[0014]本發明的技術方案的有益效果如下:
[0015]通過在線多層搭接雷射填絲熔焊方法，採用最佳工藝參數，能夠明顯地降低加工或裝配的焊接間隙要求，有效地減少熱變形和應力集中現象，保證焊絲以金屬液橋形式過渡，有效地提高焊接穩定性、焊接質量與焊接效率，彌補了國內車身在線雷射焊接技術的空白。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發明實施例及技術方案，下面將對該發明實例及技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
[0017]圖1是本發明商務車頂蓋的雷射填絲熔焊裝置的結構示意圖。
[0018]圖2是本發明商務車頂蓋的雷射填絲熔焊裝置中自適應壓力的工作示意圖。
[0019]圖中標記:1_往復杆2-雷射房門3-夾具4-右氣缸5-右側機器人6_雷射焊接頭7-左側機器人8-除塵器9-壓輪10-電弧槍11-焊絲12-壓力壓力調節器13-立柱
【具體實施方式】:
[0020]為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過【具體實施方式】，並結合附圖，對本發明做進一步的說明。
[0021]圖1所示為本發明商務車頂蓋的雷射填絲熔焊工藝所採用裝置的結構示意圖，其主要包括往復杆I，雷射房門2，夾具3，右氣缸4，右側機器人5，雷射焊接頭6，左側機器人7，以及除塵器8。
[0022]本發明採用的商務車頂蓋在線多層搭接雷射填絲熔焊工藝流程如下:車身通過往復杆I送到初始定位工位並落定一車身識別，向中央控制系統反饋信號一中央控制系統接收反饋信號後發出指令一夾具3動作，夾緊車身並向中央控制系統反饋信號一中央控制系統向初始定位工位發送車身到位信號，導入完成信號，車型碼一雷射房門2關閉，車身左右氣缸4頂緊車身一右側機器人5選擇光路，打開除塵器8 —右側機器人移動到車型驗證點，驗證車型一機器人從車尾移動到車頭，經過焊縫掃描6點掃描焊縫數據一打開校正6，依次焊接右側五段焊縫一右側機械手回HOME點，關閉光路，關閉除塵器一左側機器人7選擇光路，打開除塵器一左側機器人移動到車型驗證點，驗證車型一機器人從車尾移動到車頭，經過焊縫掃描點掃描焊縫數據一打開校正，依次焊接左側五段焊縫一左側機械手回HOME點，關閉光路，關閉除塵器一雷射房門打開，車身左右氣缸鬆開到位一主控制櫃通知中央控制系統焊接完成一夾具鬆開，車身頂起，通過往復杆送入下一個工位。
[0023]由於商務車頂蓋為大尺寸、長行程、薄板結構件，在加工和裝配過程中很難保證較高的焊縫精度，本發明採用自適應壓輪，可根據表面狀態自適應調節，保證壓緊力一致，從而滿足雷射焊接對焊縫間隙的精度要求。自適應壓輪的工作如圖2所示，安裝在雷射焊接頭，在壓力調節裝置中調節滾輪壓力，並在焊接過程中始終保持壓緊力一致，隨雷射焊接頭一起在焊縫上彳了走，輔助完成焊接。
[0024]由於商務車頂蓋焊接容易產生較大的熱變形和應力集中現象，採用多段焊縫模擬優化技術和分段校正技術，能夠有效的減少熱變形和應力集中。在焊接工作前，將車型和焊縫掃描點輸入系統，對比標準車身，進行曲線擬合，生成焊接軌跡並對焊接軌跡進行優化，例如減少左右光路切換頻率、長圓弧焊縫焊接分成兩段，從中間起焊等；在焊接過程中，採用分段校正技術，根據實際焊縫，對焊接軌跡進行微調，保證焊縫質量。
[0025]實踐證明，只有在焊絲以液橋形式過渡的情況下，熔化後的焊絲在焊絲尖端與熔池前形成搭橋過渡，熔化的液體金屬通過穩定的液體金屬橋均勻連續的進入熔池，才能保證良好的焊接穩定性和焊接質量，因此建立穩定的雷射與焊絲位置關係，可以獲得良好的焊接質量。在建立穩定的雷射與焊絲位置關係時，可通過以下方式為焊絲液橋形式過渡創造條件:(1)當焊絲熔化形成初始熔滴時，確保其是否可以和工件表面形成接觸；(2)當焊絲熔化後成初始熔滴時，其在和工件表面可以形成接觸時，確保接觸點距離雷射「匙孔」的距離。
[0026]在線多層搭接雷射填絲熔焊方法，對工藝參數要求很高，不同的加工工藝參數，得到的焊縫質量差別很大。為了滿足本發明的要求，經過大量的實驗，優化得到一組最佳工藝參數，可以有效地提高焊接質量和焊接效率，該組參數既能夠保證優良的焊接質量，又能保證較高的焊接效率，本發明採用的具體參數如下:雷射功率:3200W，焊接速度4.2m/min，送絲速度:2.2m/min，填絲跟蹤力:120N，滾壓輪壓力:140_200N，開光延時:80ms，關光延時:110ms。
[0027]本領域技術人員應當知曉，以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種車頂蓋在線多層搭接雷射填絲熔焊工藝，包括以下步驟: 車身通過往復杆(I)送到初始定位工位並落定一車身識別，向中央控制系統反饋信號—中央控制系統接收反饋信號後發出指令一夾具(3)動作，夾緊車身並向中央控制系統反饋信號一中央控制系統向初始定位工位發送車身到位信號，導入完成信號和車型碼一雷射房門(2)關閉，車身左右氣缸(4)頂緊車身一右側機器人(5)選擇光路，打開除塵器(8) —右側機器人移動到車型驗證點，驗證車型一機器人從車尾移動到車頭，經過焊縫掃描點掃描焊縫數據一打開校正，依次焊接右側五段焊縫一右側機械手回HOME點，關閉光路，關閉除塵器一左側機器人(7)選擇光路，打開除塵器一左側機器人移動到車型驗證點，驗證車型—機器人從車尾移動到車頭，經過焊縫掃描點掃描焊縫數據一打開校正，依次焊接左側五段焊縫一左側機械手回HOME點，關閉光路，關閉除塵器一雷射房門打開，車身左右氣缸鬆開到位一主控制櫃通知中央控制系統焊接完成一夾具鬆開，車身頂起，通過往復杆送入下一個工位。
2.根據權利要求1所述的車頂蓋在線多層搭接雷射填絲熔焊工藝，其採用自適應壓輪，可根據表面狀態自適應調節，保證壓緊力一致。
3.根據權利要求1或2所述的車頂蓋在線多層搭接雷射填絲熔焊工藝，其中在焊接工作前，將車型和焊縫掃描點輸入系統，對比標準車身，進行曲線擬合，生成焊接軌跡並對焊接軌跡進行優化；在焊接過程中，採用分段校正技術，根據實際焊縫，對焊接軌跡進行微調。
4.根據權利要求3所述的車頂蓋在線多層搭接雷射填絲熔焊工藝，其中所述優化包括減少左右光路切換頻率或者將長圓弧焊縫焊接分成兩段，從中間起焊。
5.根據權利要求1或2所述的車頂蓋在線多層搭接雷射填絲熔焊工藝，其中，(I)當焊絲熔化形成初始熔滴時，確保其是否可以和工件表面形成接觸；(2)當焊絲熔化後成初始熔滴時，其在和工件表面可以形成接觸時，確保接觸點距離雷射「匙孔」的距離。
6.根據權利要求1或2所述的在線多層搭接雷射填絲熔焊方法，其中焊接參數如下:雷射功率:3200W，焊接速度4.2m/min，送絲速度:2.2m/min，填絲跟蹤力:120N，滾壓輪壓力:140-200N，開光延時:80ms，關光延時:110ms。
【文檔編號】B23K26/244GK103737178SQ201310700678
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年12月19日
【發明者】邵新宇, 李斌, 段正澄, 付遠兵, 程思, 寇瑞環, 阮小進, 陳志
申請人:武漢法利萊切割系統工程有限責任公司, 華中科技大學