專利名稱：蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)，具體涉及一種蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的激光雙 側(cè)同步焊接系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在汽車與航空航天工業(yè)中，為了減輕構(gòu)件自重，提高運載能力，越來越多地采用薄 壁型輕量化結(jié)構(gòu)，尤其是蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)備受青睞。相對于鉚接和粘接，焊接生產(chǎn)效率高， 接頭強度大，逐漸成為蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)連接最主要的方法之一。但是，傳統(tǒng)的焊接方法(如 電弧焊和等離子體弧焊等)，熱輸入大，焊接速度低，焊接應(yīng)力和變形大。激光焊接與傳統(tǒng)焊接方法相比，具有能量密度高，熱輸入低，熱影響區(qū)窄，焊縫深 寬比大，工件產(chǎn)生收縮與變形較小等諸多優(yōu)點。采用兩臺型號相同的激光器雙側(cè)同步焊接 蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)，可以使焊縫兩側(cè)的加熱和冷卻同時進行，但降低了接頭的變形，對薄壁板 的焊接效果尤為顯著。目前，針對激光焊接蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)主要采用的雙光束的焊接裝置，該焊接裝置 是通過一個分光鏡將一束激光分為兩束，所以需要較大的激光功率，很容易導(dǎo)致分光鏡燒 蝕而損壞，另外該焊接裝置對于激光入射角度調(diào)節(jié)不方便并且調(diào)節(jié)范圍窄，同時對于焊接 時離焦量的選擇受限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的雙光束的焊接裝置存在所需激光功率大，易導(dǎo)致 分光鏡燒蝕而損壞，而且激光入射角度調(diào)節(jié)不便，調(diào)節(jié)范圍窄，焊接時離焦量的選擇受限制 的問題，進而提供一種蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)包括兩個焊接裝 置，每個焊接裝置均包括第一管筒、第一反光鏡、第二管筒和第二反光鏡，每個焊接裝置還 包括第三管筒、套筒、刻度環(huán)、至少一個軸承、第一連接板、送絲裝置、聚焦鏡、第四管筒、帶 有內(nèi)螺紋的調(diào)高塊、第二連接板、柔性管、噴嘴、第三連接板和空氣刀，所述激光雙側(cè)同步焊 接系統(tǒng)還包括待焊試件裝夾裝置，第一管筒、第二管筒、第三管筒和第四管筒由上至下依次 在同一平面內(nèi)并垂直連接，第一管筒與第二管筒的交匯處設(shè)有第一反光鏡，第二管筒與第 三管筒的交匯處設(shè)有第二反光鏡，第三管筒與第四管筒的交匯處設(shè)有聚焦鏡，套筒套裝在 第三管筒上，套筒與第三管筒之間設(shè)有至少一個軸承，且套筒通過螺栓固定在第三管筒上， 刻度環(huán)套裝在第三管筒上，且刻度環(huán)與第三管筒制成一體，第一連接板設(shè)置在第三管筒上， 第一連接板與送絲裝置之間通過第二連接板連接，第四管筒的下端設(shè)有外螺紋，帶有內(nèi)螺 紋的調(diào)高塊旋擰在第四管筒的下端，空氣刀設(shè)置在帶有內(nèi)螺紋的調(diào)高塊的下方，且?guī)в袃?nèi) 螺紋的調(diào)高塊與空氣刀之間通過第三連接板連接，空氣刀上開設(shè)至少一個側(cè)吹氣體孔，噴 嘴與第三連接板之間通過柔性管連接，兩個焊接裝置相對設(shè)置，且兩個焊接裝置設(shè)置在待 焊試件裝夾裝置的上方，蒙皮-骨架裝夾在待焊試件裝夾裝置上。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果1.本發(fā)明通過旋轉(zhuǎn)兩個激光焊接裝置的 位置和角度，有效的提高了焊接幾何空間的靈活性，使得激光入射角度調(diào)節(jié)方便靈活，且調(diào) 節(jié)范圍寬，避免了焊接時離焦量的選擇受限制的問題。2.本發(fā)明采用空氣刀進行側(cè)吹保護 氣體，有效的降低了焊接過程中產(chǎn)生的金屬飛濺對聚焦鏡的污染，延長了聚焦鏡的工作時 間。3.本發(fā)明與雙光束相比，每個焊接裝置需要的激光功率小，消除了分光鏡因燒蝕而損壞 的現(xiàn)象。4.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明一個焊接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是待 焊試件裝夾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式的蒙皮-骨架結(jié) 構(gòu)的激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)包括兩個焊接裝置，每個焊接裝置均包括第一管筒1、第一反光 鏡2、第二管筒4和第二反光鏡5，每個焊接裝置還包括第三管筒6、套筒7、刻度環(huán)8、至少 一個軸承9、第一連接板10、送絲裝置11、聚焦鏡12、第四管筒13、帶有內(nèi)螺紋的調(diào)高塊14、 第二連接板15、柔性管16、噴嘴17、第三連接板18和空氣刀19，所述激光雙側(cè)同步焊接系 統(tǒng)還包括待焊試件裝夾裝置，兩個焊接裝置相對設(shè)置，且兩個焊接裝置設(shè)置在待焊試件裝 夾裝置的上方，蒙皮-骨架裝夾在待焊試件裝夾裝置上，第一管筒1、第二管筒4、第三管筒 6和第四管筒13由上至下依次在同一平面內(nèi)并垂直連接，第一管筒1與第二管筒4的交匯 處設(shè)有第一反光鏡2，第二管筒4與第三管筒6的交匯處設(shè)有第二反光鏡5，第三管筒6與 第四管筒13的交匯處設(shè)有聚焦鏡12，套筒7套裝在第三管筒6上，套筒7與第三管筒6之 間設(shè)有至少一個軸承9，且套筒7通過螺栓固定在第三管筒6上，刻度環(huán)8套裝在第三管筒 6上，且刻度環(huán)8與第三管筒6制成一體，第一連接板10設(shè)置在第三管筒6上，第一連接板 10與送絲裝置11之間通過第二連接板15連接，第四管筒13的下端設(shè)有外螺紋，帶有內(nèi)螺 紋的調(diào)高塊14旋擰在第四管筒13的下端，帶有內(nèi)螺紋的調(diào)高塊14與空氣刀19之間設(shè)有 第三連接板18并連接，空氣刀19上開設(shè)至少一個側(cè)吹氣體孔19-1，噴嘴17與第三連接板 18之間通過柔性管16連接。本實施方式通過套筒7、刻度環(huán)8和軸承9的旋轉(zhuǎn)帶動焊接裝置與第一連接板10 繞X軸整體旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)激光束入射角度大小的調(diào)整，并通過刻度環(huán)8精確讀取激光束入 射角度的數(shù)值，調(diào)整到所需角度之后將套筒7固定。調(diào)整聚焦鏡12的位置并進行微調(diào)，實 現(xiàn)激光束的垂直射出。本實施方式通過旋轉(zhuǎn)帶有內(nèi)螺紋的調(diào)高塊14來帶動空氣刀19在垂直方向的升 降，從而改變空氣刀13與工件之間的距離?？諝獾?9上開設(shè)至少一個側(cè)吹氣體孔19-1，通 過吹側(cè)吹空氣來減少焊接飛濺對聚焦鏡12的污染。本實施方式采用柔性管16輸送保護氣，可以更好的調(diào)節(jié)噴嘴17的高度與角度，以 便更好的保護焊接過程中形成的熔池。本實施方式的第一連接板10與送絲裝置11處于相同平面內(nèi)，并互成一定夾角分布。
具體實施方式
二 結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式的送絲裝置11包 括送絲桿11-1、夾持桿11-2和送絲嘴11-3，送絲桿11-1設(shè)置在第二連接板15上，夾持桿 11-2轉(zhuǎn)動安裝在送絲桿11-1上，送絲嘴11-3夾裝在夾持桿11-2上。如此設(shè)置，通過調(diào)整 第一連接板10、第二連接板15、送絲桿11-1和夾持桿11-2的相對位置來實現(xiàn)送絲嘴11-3 在X、Y、Z三個方向的精確調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)送絲桿11-1、夾持桿11-2和送絲嘴11-3之間相 對位置的精確分布，送絲嘴11-3經(jīng)過送絲導(dǎo)管與送絲機相連，同時，通過軸承9與套筒7的 旋轉(zhuǎn)帶動第一連接板10的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)送絲裝置11與焊接裝置的同步旋轉(zhuǎn)。其它組成和連接 關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式的第四管筒13與 第三管筒6制成一體。如此設(shè)置，便于安裝及精度的保證。其它組成和連接關(guān)系與具體實 施方式一或二相同。
具體實施方式
四結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式的第一管筒1、第 二管筒4、第三管筒6和第四管筒13均為鋁合金管筒。如此設(shè)置，選材容易，無需特制，成本 低。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一、二或三相同。
具體實施方式
五結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式的軸承9的數(shù)量為 1-6個。如此設(shè)置，便于根據(jù)焊接裝置的大小來選擇合適數(shù)量的軸承9。其它組成和連接關(guān) 系與具體實施方式
一、二、三或四相同。
具體實施方式
六結(jié)合圖3說明本實施方式，本實施方式的所述待焊試件裝夾裝 置包括裝夾底板20、第一定位樁21、第二定位樁22和檁條23，第一定位樁21和第二定位樁 22分別設(shè)置在裝夾底板20上，且第一定位樁21和第二定位樁22位于裝夾底板20的兩側(cè)， 第一定位樁21和第二定位樁22的中心線在同一條水平線上，第一定位樁21上設(shè)有第一定 位凹槽21-1，第二定位樁22上設(shè)有第二定位凹槽22-1，檁條23的一端轉(zhuǎn)動安裝在第一定 位樁21的第一定位凹槽21-1上，檁條23的另一端卡裝在第二定位樁22的第二定位凹槽 22-1上。如此設(shè)置，既可以保證骨架與蒙皮之間垂直放置，減少了二者之間的裝夾間隙，有 效的降低了由于焊接過程中的熱輸入所造成的撓曲變形與角變形。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
一、二、三、四或五相同。
具體實施方式
七結(jié)合圖3說明本實施方式，本實施方式的待焊試件裝夾裝置還 包括多個壓緊螺釘24，多個壓緊螺釘M均勻設(shè)置在檁條23上。如此設(shè)置，不但便于各個 壓緊螺釘對擰緊的程度一致，同時，也減少了二者之間的裝夾間隙，有效的降低了由于焊 接過程中的熱輸入所造成的撓曲變形與角變形。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
六相 同。
具體實施方式
八結(jié)合圖3說明本實施方式，本實施方式的第一定位樁21的內(nèi)側(cè) 設(shè)有骨架定位槽21-2。如此設(shè)置，便于蒙皮-骨架的裝夾。其它組成和連接關(guān)系與具體實 施方式一或七相同。
具體實施方式
九結(jié)合圖3說明本實施方式，本實施方式的第二定位樁22還包括 骨架擋塊22-2和壓緊滑塊22-3，骨架擋塊22-2設(shè)置在第二定位樁22的內(nèi)側(cè)，壓緊滑塊 22-3設(shè)置在與骨架擋塊22-2相對一側(cè)的第二定位樁22的內(nèi)側(cè)。如此設(shè)置，不但便于蒙 皮-骨架的裝夾的裝夾，還使得裝夾更加牢固，有效的降低了由于焊接過程中的熱輸入所 造成的撓曲變形與角變形。其它組成和連接關(guān)系與具體實施方式
六、七或八相同。
本發(fā)明的工作過程是裝夾蒙皮-骨架松開壓緊螺釘M并抬起檁條23，將蒙皮放置在第一定位樁21和 第二定位樁22之間，骨架的一端垂直插入骨架定位槽21-2內(nèi)，骨架的另一側(cè)依靠壓緊滑塊 22-3夾持固定，放下檁條23，最后擰緊壓緊螺釘M，并盡可能保證各個壓緊螺釘M擰緊的 程度一致。此時，及完成了蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的裝夾。調(diào)試焊接裝置蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)包括兩個激光器、兩套 獨立的光路系統(tǒng)、兩套獨立的保護氣和兩套送絲系統(tǒng)。激光束分別與兩臺激光器相連，分別 借助光路系統(tǒng)完成激光束的調(diào)節(jié)。選定激光入射角度，使激光束定位到由骨架和蒙皮所組 成結(jié)構(gòu)的焊接部位，并且調(diào)節(jié)噴嘴17、送絲嘴11-3和激光束的相對位置。通過機床的帶動 來實現(xiàn)焊縫沿X軸方向的移動。調(diào)試完畢后，即可進行蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)激光雙側(cè)同步焊接。
權(quán)利要求
1.一種蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)，它包括兩個焊接裝置，每個焊接 裝置均包括第一管筒(1)、第一反光鏡O)、第二管筒(4)和第二反光鏡(5)，其特征在于 每個焊接裝置還包括第三管筒(6)、套筒(7)、刻度環(huán)(8)、至少一個軸承(9)、第一連接板 (10)、送絲裝置(11)、聚焦鏡(12)、第四管筒(13)、帶有內(nèi)螺紋的調(diào)高塊(14)、第二連接板 (15)、柔性管(16)、噴嘴(17)、第三連接板(18)和空氣刀(19)，所述激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng) 還包括待焊試件裝夾裝置，第一管筒(1)、第二管筒G)、第三管筒(6)和第四管筒(13)由 上至下依次在同一平面內(nèi)并垂直連接，第一管筒(1)與第二管筒的交匯處設(shè)有第一反 光鏡O)，第二管筒(4)與第三管筒(6)的交匯處設(shè)有第二反光鏡(5)，第三管筒(6)與第 四管筒(1 的交匯處設(shè)有聚焦鏡(12)，套筒(7)套裝在第三管筒(6)上，套筒(7)與第三 管筒(6)之間設(shè)有至少一個軸承(9)，且套筒(7)通過螺栓固定在第三管筒(6)上，刻度環(huán) ⑶套裝在第三管筒(6)上，且刻度環(huán)⑶與第三管筒(6)制成一體，第一連接板(10)設(shè)置 在第三管筒(6)上，第一連接板(10)與送絲裝置(11)之間通過第二連接板(1 連接，第 四管筒(1 的下端設(shè)有外螺紋，帶有內(nèi)螺紋的調(diào)高塊(14)旋擰在第四管筒(1 的下端， 空氣刀(19)設(shè)置在帶有內(nèi)螺紋的調(diào)高塊(14)的下方，且?guī)в袃?nèi)螺紋的調(diào)高塊(14)與空氣 刀(19)之間通過第三連接板(18)連接，空氣刀(19)上開設(shè)至少一個側(cè)吹氣體孔(19-1)， 噴嘴(17)與第三連接板(18)之間通過柔性管(16)連接，兩個焊接裝置相對設(shè)置，且兩個 焊接裝置設(shè)置在待焊試件裝夾裝置的上方，蒙皮-骨架裝夾在待焊試件裝夾裝置上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)，其特征在于送絲 裝置(11)包括送絲桿(11-1)、夾持桿(11-2)和送絲嘴(11-3)，送絲桿(11-1)設(shè)置在第二 連接板(15)上，夾持桿(11-2)轉(zhuǎn)動安裝在送絲桿(11-1)上，送絲嘴(11-3)夾裝在夾持桿 (11-2)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)，其特征在于第四 管筒(1 與第三管筒(6)制成一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)，其特征在于第一 管筒(1)、第二管筒G)、第三管筒(6)和第四管筒(1 均為鋁合金管筒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)，其特征在于軸承 (9)的數(shù)量為1-6個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)，其特征 在于所述待焊試件裝夾裝置包括裝夾底板(20)、第一定位樁(21)、第二定位樁0 和檁 條(23)，第一定位樁和第二定位樁0 分別設(shè)置在裝夾底板OO)上，且第一定位樁 (21)和第二定位樁0 位于裝夾底板OO)的兩側(cè)，第一定位樁和第二定位樁02)的 中心線在同一條水平線上，第一定位樁上設(shè)有第一定位凹槽(21-1)，第二定位樁02) 上設(shè)有第二定位凹槽(22-1)，檁條的一端轉(zhuǎn)動安裝在第一定位樁的第一定位凹 槽01-1)上，檁條的另一端卡裝在第二定位樁0 的第二定位凹槽02-1)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)，其特征在于待焊 試件裝夾裝置還包括多個壓緊螺釘(M)，多個壓緊螺釘04)均勻設(shè)置在檁條上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)，其特征在于第一 定位樁的內(nèi)側(cè)設(shè)有骨架定位槽01-2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)，其特征在于第二定位樁0 還包括骨架擋塊02- 和壓緊滑塊(22-3)，骨架擋塊02- 設(shè)置在第 二定位樁0 的內(nèi)側(cè)，壓緊滑塊設(shè)置在與骨架擋塊02- 相對一側(cè)的第二定位樁 (22)的內(nèi)側(cè)。
全文摘要
蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)，它涉及一種激光雙側(cè)同步焊接系統(tǒng)。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的雙光束的焊接裝置存在所需激光功率大，易導(dǎo)致分光鏡燒蝕而損壞，而且激光入射角度調(diào)節(jié)不便，調(diào)節(jié)范圍窄，焊接時離焦量的選擇受限制的問題。本發(fā)明的套筒套裝在第三管筒上，套筒與第三管筒之間設(shè)有軸承，刻度環(huán)套裝在第三管筒上，第一連接板與送絲裝置之間通過第二連接板連接，調(diào)高塊旋擰在第四管筒的下端，空氣刀上開設(shè)至少一個側(cè)吹氣體孔，噴嘴與第三連接板之間通過柔性管連接，兩個焊接裝置相對設(shè)置，且兩個焊接裝置設(shè)置在待焊試件裝夾裝置的上方，蒙皮-骨架裝夾在待焊試件裝夾裝置上。本發(fā)明適用于蒙皮-骨架結(jié)構(gòu)的焊接。
文檔編號B23K26/04GK102059455SQ20111003387
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者劉紅兵, 占小紅, 李 昊, 楊模聰, 王玉華, 陳彥賓, 陳潔, 陶汪 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)