基于焊缝碾压预成型的长焊缝激光拼焊系统设计.pdf

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1、第1期机械设计与制造2010年1月MachineryDesign&Manufacture51文章编号：1001—3997(2010)01—0051—03基于焊缝碾压预成型的长焊缝激光拼焊系统设计术王军义1,2徐志刚辛立明1,2(中国科学院沈阳自动化研究所，沈阳110016)(中国科学院研究生院，北京100039)DesignoftailoredblanklaserweldingsystemforlongseambasedonrollingprocessWANGJun-yi1,2XUZhi-gang，XINLi-ming'(ShenyangInstit

2、uteofAutomation，ChineseAcademyofScience，Shenyang110016，China)(。GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences，Beijing100039，China)中图分类号：TH122文献标识码：A1引言融化钢板，这将严重影响焊接质量且被迫降低焊接速度，这就要求单块板材被焊边缘的直线度要控制在0．04mm以下。普通剪板激光拼焊板主要应用在汽车制造业，在车身零部件设计和制机的剪切精度一般为0．1mrrdrn，这远远不能满足焊接要求。国外造方面有着巨大的优势。随着

3、国外汽车制造技术的引进以及国内自主汽车制造技术不断提高，国内激光拼焊板的需求迅速上升。一般通过激光切割、填丝等方法使其满足要求，但这将大大提高但是国内激光拼焊线主要依赖进口，国内板材激光拼焊线市场被成本[51。所提出的碾压预成型长焊缝激光拼焊试验台通过利用碾外国垄断。压轮对较厚板材边缘进行碾压而使其产生塑性变形来填补两板长焊缝激光拼焊要求焊接前被焊零件间隙控制在(0．05～间间隙，碾压和焊接同时进行，效率高且成本低。试验证明此系统0．08)rlllrl之间，如果间隙过大，激光能量将透过间隙而无法充分可以大大提高长焊缝激光拼焊的焊接质量和焊接速度。女来

4、稿日期：2009—03—24★基金项目：中国科学院知识创新工程方向性项目·◆一◆一◆一-●一◆-◆一◆一◆-◆-◆-◆-◆。。-+。◆。◆一·●一◆一◆一◆一◆-+-◆-+_◆。◆--·●一◆-·●-◆-◆-◆-◆-●-◆-◆+。◆--。。◆-◆一◆一◆-◆·同静力分析类似，定义模型材料、施加约束与载荷并划分网格(2)由静力分析及频率分析可知，通过选择适宜的切削用量，后，进行计算分析，得到前4个共振模式形状，如图9所示。相应的该专用组合镗刀能在切削时保证精度要求，验证了设计的合理J生共振频率倜期，如表2所示。由频率分析的结果可看出：当采用慢和可行性。

5、速切削时(如(1-3)n／s)，完全可以避开组合镗刀的共振频率。表2组合镗刀共振模式参考文献1阎建军，赵建敏．复合孔加工刀具的创新与应用_Jj．机械工人．冷加工，2000(12)：11～122蔡慧林，戴建强，席晨飞．基于SolidWorks的应力分析和运动仿真的研究图9组合镗刀共振模式[J]．机械设计与制造，2008(1)：92～944结论3朱文良，邬平波．基于COSMOSWorks软件的零部件强度分析[J]_机械，(1)该专用组合镗设计合理，能高效地完成切削要求。2007(12)：394152王军义等：基于焊缝碾压预成型的长焊缝激光拼焊系统设计第1

6、期2系统组成及工作原理机构，每个汽缸的气压保持相同。这样，在两侧工作台上任一位置都受到相同的竖直向下的压力，即可保证两侧工作台的变形一致基于碾压预成型的长焊缝激光拼焊系统主要由的碾压单元、而减小变形引起的两板材垂直方向相对位置误差。压紧单元、焊接单元、工作台及控制单元组成，如图1所示。其中2．3焊接单元碾压单元用来碾压钢板使其发生塑性变形来消除焊缝间隙；压紧在焊接过程中，板材边缘直线度的偏差导致碾压后的焊缝并单用来将定位好的钢板夹紧在工作台上；焊接单元对碾压过的钢不是一条直线，要保证激光光斑实时打在焊缝上以保证焊接质量板进行焊接。工作台对钢板进行定位

7、和提供料片与激光及碾压轮就必须要求激光头在垂直焊缝的方向实时可调；另外由于工作台的相对运动。的水平度误差以及工作台的运动误差会导致激光头与焊缝的距离不稳定，这样导致光斑离焦量的变化而影响焊接质量，要保证光斑离焦量的稳定就要求激光头可以在垂直料片的方向实时可调。的焊接机构，如图3所。激光头安装在二维工作台上，二维工作台分别由伺服电机控制可以进行x方向和v方向的运动。激光头前面安装焊缝跟踪系统实时跟踪焊缝的位置并将跟踪的焊缝位置信息传输给控制系统。由于跟踪系统距激光头间有一恒定的距离，这样以保证控制系统有足够的时间将跟踪信号转化为控制图1试验台组成信号实

8、时控制二维工作台进行X方向和y方向的运动以保证光2．1碾压单元斑始终打在焊缝上且保证离焦量恒定。碾压机构是系