基于焊縫碾壓預(yù)成型的長焊縫激光拼焊系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

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1、第1期機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2010年1月MachineryDesign&Manufacture51文章編號:1001—3997(2010)01—0051—03基于焊縫碾壓預(yù)成型的長焊縫激光拼焊系統(tǒng)設(shè)計(jì)術(shù)王軍義1,2徐志剛辛立明1,2(中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所,沈陽110016)(中國科學(xué)院研究生院,北京100039)DesignoftailoredblanklaserweldingsystemforlongseambasedonrollingprocessWANGJun-yi1,2XUZhi-gang,XINLi-ming'(ShenyangInstit

2、uteofAutomation,ChineseAcademyofScience,Shenyang110016,China)(。GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences,Beijing100039,China)中圖分類號:TH122文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A1引言融化鋼板,這將嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量且被迫降低焊接速度,這就要求單塊板材被焊邊緣的直線度要控制在0.04mm以下。普通剪板激光拼焊板主要應(yīng)用在汽車制造業(yè),在車身零部件設(shè)計(jì)和制機(jī)的剪切精度一般為0.1mrrdrn,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足焊接要求。國外造方面有著巨大的優(yōu)勢。隨著

3、國外汽車制造技術(shù)的引進(jìn)以及國內(nèi)自主汽車制造技術(shù)不斷提高,國內(nèi)激光拼焊板的需求迅速上升。一般通過激光切割、填絲等方法使其滿足要求,但這將大大提高但是國內(nèi)激光拼焊線主要依賴進(jìn)口,國內(nèi)板材激光拼焊線市場被成本[51。所提出的碾壓預(yù)成型長焊縫激光拼焊試驗(yàn)臺通過利用碾外國壟斷。壓輪對較厚板材邊緣進(jìn)行碾壓而使其產(chǎn)生塑性變形來填補(bǔ)兩板長焊縫激光拼焊要求焊接前被焊零件間隙控制在(0.05~間間隙,碾壓和焊接同時(shí)進(jìn)行,效率高且成本低。試驗(yàn)證明此系統(tǒng)0.08)rlllrl之間,如果間隙過大,激光能量將透過間隙而無法充分可以大大提高長焊縫激光拼焊的焊接質(zhì)量和焊接速度。女來

4、稿日期:2009—03—24★基金項(xiàng)目:中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程方向性項(xiàng)目·◆一◆一◆一-●一◆-◆一◆一◆-◆-◆-◆-◆。。-+?!簟!粢弧ぁ褚弧粢弧粢弧粢弧?+-◆-+_◆?!?-·●一◆-·●-◆-◆-◆-◆-●-◆-◆+?!?-。?!?◆一◆一◆-◆·同靜力分析類似,定義模型材料、施加約束與載荷并劃分網(wǎng)格(2)由靜力分析及頻率分析可知,通過選擇適宜的切削用量,后,進(jìn)行計(jì)算分析,得到前4個(gè)共振模式形狀,如圖9所示。相應(yīng)的該專用組合鏜刀能在切削時(shí)保證精度要求,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理J生共振頻率倜期,如表2所示。由頻率分析的結(jié)果可看出:當(dāng)采用慢和可行性。

5、速切削時(shí)(如(1-3)n/s),完全可以避開組合鏜刀的共振頻率。表2組合鏜刀共振模式參考文獻(xiàn)1閻建軍,趙建敏.復(fù)合孔加工刀具的創(chuàng)新與應(yīng)用_Jj.機(jī)械工人.冷加工,2000(12):11~122蔡慧林,戴建強(qiáng),席晨飛.基于SolidWorks的應(yīng)力分析和運(yùn)動(dòng)仿真的研究圖9組合鏜刀共振模式[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2008(1):92~944結(jié)論3朱文良,鄔平波.基于COSMOSWorks軟件的零部件強(qiáng)度分析[J]_機(jī)械,(1)該專用組合鏜設(shè)計(jì)合理,能高效地完成切削要求。2007(12):394152王軍義等:基于焊縫碾壓預(yù)成型的長焊縫激光拼焊系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1

6、期2系統(tǒng)組成及工作原理機(jī)構(gòu),每個(gè)汽缸的氣壓保持相同。這樣,在兩側(cè)工作臺上任一位置都受到相同的豎直向下的壓力,即可保證兩側(cè)工作臺的變形一致基于碾壓預(yù)成型的長焊縫激光拼焊系統(tǒng)主要由的碾壓單元、而減小變形引起的兩板材垂直方向相對位置誤差。壓緊單元、焊接單元、工作臺及控制單元組成,如圖1所示。其中2.3焊接單元碾壓單元用來碾壓鋼板使其發(fā)生塑性變形來消除焊縫間隙;壓緊在焊接過程中,板材邊緣直線度的偏差導(dǎo)致碾壓后的焊縫并單用來將定位好的鋼板夾緊在工作臺上;焊接單元對碾壓過的鋼不是一條直線,要保證激光光斑實(shí)時(shí)打在焊縫上以保證焊接質(zhì)量板進(jìn)行焊接。工作臺對鋼板進(jìn)行定位

7、和提供料片與激光及碾壓輪就必須要求激光頭在垂直焊縫的方向?qū)崟r(shí)可調(diào);另外由于工作臺的相對運(yùn)動(dòng)。的水平度誤差以及工作臺的運(yùn)動(dòng)誤差會導(dǎo)致激光頭與焊縫的距離不穩(wěn)定,這樣導(dǎo)致光斑離焦量的變化而影響焊接質(zhì)量,要保證光斑離焦量的穩(wěn)定就要求激光頭可以在垂直料片的方向?qū)崟r(shí)可調(diào)。的焊接機(jī)構(gòu),如圖3所。激光頭安裝在二維工作臺上,二維工作臺分別由伺服電機(jī)控制可以進(jìn)行x方向和v方向的運(yùn)動(dòng)。激光頭前面安裝焊縫跟蹤系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤焊縫的位置并將跟蹤的焊縫位置信息傳輸給控制系統(tǒng)。由于跟蹤系統(tǒng)距激光頭間有一恒定的距離,這樣以保證控制系統(tǒng)有足夠的時(shí)間將跟蹤信號轉(zhuǎn)化為控制圖1試驗(yàn)臺組成信號實(shí)

8、時(shí)控制二維工作臺進(jìn)行X方向和y方向的運(yùn)動(dòng)以保證光2.1碾壓單元斑始終打在焊縫上且保證離焦量恒定。碾壓機(jī)構(gòu)是系

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