专利名称：数控暖气片激光焊接机的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种激光焊接机，特别是一种用于电暖器(包括油汀、 水汀)等薄板型暖气片的数控暖气片激光焊接机。
背景技术：
目前，电暖器(包括油汀、水汀等)的生产是采用电阻焊制造的， 整个暖气片的生产环节多、工效低、废品率高，从一张板材到成品要经 过冲压、拉伸、排焊、缝焊、点焊、爆点焊和圆周焊，才基本成型完成，
每道工序就有一台专用焊接机床，平均生产一个电暖汀，焊接工时约4 分钟1件。而且涉及生产设备多，效率低，工耗大。 发明内容
本实用新型的目的是要克服上述现有技术的不足，提供一种数控暖 气片激光焊接机，要求该激光焊机能将暖气片的点焊、爆点焊、圆周焊、 水道焊，多个焊接工序集中在该台设备上快速完成，实现暖气片的高强 度密封的封焊。
本实用新型的技术解决方案如下
一种数控暖气片激光焊接机，包括高功率激光器、导光装置、暖 气片工装模具和数控系统组成，其特点是
所述的导光装置包括水平横向导轨、第一电机和滑动板，该滑动板 上设有反射镜和聚焦镜并构成激光焊接头，所述的高功率激光器发出的 激光束经所述的反射镜反射和聚焦镜聚焦后照射在待焊接的暖气片的表 面，该激光焊接头在第一电机的驱动下沿所述的水平横向导轨作横向运动；
所述的暖气片工装模具，分成两个工装组水平地分设在焊接机的机 床上，第一工装组主要完成暖气片的周边环焊称为周边环焊工装组，第 二工装组主要完成暖气片中间水道节点的加强焊，称为加强焊工装组
所述的周边环焊工装组，包括周边环焊上压模和周边环焊下压模， 该周边环焊上压模的四角设有合模压紧装置，该周边环焊下压模还设有 由第二气缸和周边环焊定向导轨构成下压模的装卸机构，上述工装夹具 全部安装在该环焊模具座上，整个环焊模具座安装在环焊传动箱上，该 环焊传动箱主要安装有直线导轨和丝杠，该丝杠的一端与第二电机的轴 相连，由数控系统控制第二电机通过所述的丝杠驱动所述的环焊模具座 在所述的直线导轨上作纵向直线运动；
所述的加强焊工装组包括加强焊上压模和加强焊下压模，该加强焊 上压模的四角设有合模压紧装置，所述的加强焊下压模设有由第四气缸 和加强焊定向导轨构成的加强焊下压模装卸机构，上述工装夹具全部安 装在加强焊模具座上，整个加强焊模具座安装在加强焊传动箱上，该加 强焊传动箱主要安装有直线导轨和丝杠，该丝杠的一端与第三电机的轴 相连，由所述的数控系统控制第三电机通过所述的丝杠驱动所述的加强 焊模具座在所述的直线导轨上作纵向直线运动；
所述的数控系统，根据激光焊接的工况，自动控制第一电机、第二 电机和第三电机，有机地驱动激光焊接头作横向运动，工装夹具作纵向 运动，合作完成暖气片的平面外围周边环焊和暖气片水道的加强焊。
所述的高功率激光器是快速轴流高功率C02激光器，或低阶模横流 CCb激光器。
所述的合模压紧装置是气动气缸，或是电磁力压紧装置。 所述的周边环焊上压模和周边环焊下压模是根据暖气片周边环焊轨迹制作的压模，周边环焊上压模和周边环焊下压模合拢时能借助所述的 合模压紧装置保证暖气片上下两件的待焊处压紧，而且激光能直接辐照 到焊接处，所述的周边环焊上压模是一块中间根据暖气片外围尺寸镂空 的平板，平板镂空的边正好压紧暖气片，且露出焊接焊缝位置，当激光 环周边焊接时不挡光，所述的周边环焊下压模是根据暖气片尺寸设计的， 待环焊的暖气片置于周边环焊下压模上并被精确定位。所述的加强焊上压模和加强悍下压模是根据暖气片加强焊轨迹制作 的，加强焊上压模和加强焊下压模合拢时能借助所述的合模压紧装置保 证暖气片上下两件的待焊处压紧，而且激光能直接辐照到焊接处，所述 的加强焊上压模是一块根据暖气片水道焊的位置和尺寸开有多段长孔的 平板，所述的加强焊下压模是根据暖气片尺寸设计的，待焊水道的暖气 片置于加强焊下压模上并被精确定位。所述的聚焦镜可以采取透射式聚焦镜，也可采用反射式聚焦镜。本实用新型的技术效果1、 本实用新型根据暖气片焊接要求，把焊接工序分解成二次焊接， 一次是暖气片的外围环焊，另一次暖气片水道的中间加强焊，因此，设 备实施两组焊接工位， 一个工位专门实施暖气片的周边环形焊接，另一 工位专门实施暖气片的中间水道焊接，两个工位交替焊接由数控系统控 制激光焊接头和工件作两维运动，在一台焊机上完成暖气片的全部平面 焊。2、 待焊暖气片放在由上压模和下压模组成的工装夹具之间，采用气 动技术压紧待焊的暖气片焊缝处，激光扫射工件进行激光焊接，以保证 焊接质量。3、 待焊的暖气片采用气动技术送料，焊完后采用气动技术出料。4、 一个工位在焊时，另一个工位上料待焊， 一个工位焊完后出料，另一个工位自动进料，交替进行焊接，这样提高了工作效率。总之本实用新型在一台焊机上完成暖气片的点焊、爆点焊、圆周焊、水道焊等多个焊接工序的全部平面焊，具有速度快、密封好、工效高的特点。
图1是本实用新型所要悍接的具体暖气片及其焊缝轨迹的示意图图2是本实用新型数控暖气片激光焊接机的导光光路及工装夹具主 视示意图图3是图2的俯视图具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明，但不应以此限 制本实用新型的保护范围。先请参阅图1，图1是本实用新型所要焊接的具体暖气片及其焊缝 轨迹的示意图，本实用新型所焊接的暖气片是由两块薄金属板面对面焊 接而成的，图1中粗实线表示焊缝位置，焊缝101是暖气片周边环焊， 焊缝102、 103是水水道加强焊，焊缝104是爆点焊，两片暖气片焊接后 要求不泄漏液体，且能承受一定的压力的液体在夹缝中流动而不损坏。请参阅图2和图3，图2是本实用新型数控暖气片激光焊接机的导 光光路及工装夹具主视图，图3是本实用新型数控暖气片激光焊接机的 工装夹具的俯视图。由图可见，本实用新型实施例数控暖气片激光焊接 机，包括高功率激光器、导光装置、暖气片工装模具和数控系统(图 中未示)组成所述的导光装置包括水平横向导轨2、第一电机5和滑 动板4，该滑动板4上设有反射镜3和聚焦镜6并构成激光焊接头，本 实施例的聚焦镜6是一聚焦透镜，所述的高功率激光器发出的激光束1 经所述的反射镜3反射和聚焦镜6聚焦后照射在待焊接的暖气片的表面，该激光焊接头在第一电机5的驱动下沿所述的水平横向导轨2作横向运动；所述的暖气片工装模具，分成两个工装组，第一工装组主要完成暖 气片的周边环焊称为周边环焊工装组，第二工装组主要完成暖气片中间 水道节点的加强焊，称为加强焊工装组所述的周边环焊工装组，包括周边环焊上压模11和周边环焊下压模12，该周边环焊上压模11的四角设有合模压紧装置，该合模压紧装置是 第一气缸13，该第一气缸13作上下升降运动，往下，以压紧暖气片， 向上，可以退出暖气片，该周边环焊下压模12还设有由第二气缸17和 周边环焊定向导轨18构成下压模的装卸机构，该周边环焊下压模12通 过第二气缸17和定向导轨18将暖气片送进、送出，上述工装夹具全部 安装在环焊模具座14上，整个环焊模具座安装在环焊传动箱15上，该 环焊传动箱15主要安装有直线导轨和丝杠，该丝杠的一端与第二电机 16的轴相连，由数控系统控制第二电机16通过所述的丝杠驱动所述的 环焊模具座14在所述的直线导轨上作纵向直线运动；所述的加强焊工装组包括加强焊上压模21和加强焊下压模22，该 加强焊上压模21的四角设有合模压紧装置，该合模压紧装置是第三气缸 23，该第三气缸23可作上下升降运动，往下，以压紧工件暖气片，向上， 以退出工件。所述的加强焊下压模22设有由第四气缸27和加强焊定向 导轨28构成的加强焊下压模22装卸机构，该加强焊下压模22在第四气 缸27的驱动下沿加强焊定向导轨28将暖气片送进、送出。上述工装夹 具全部安装在加强焊模具座24上，整个加强焊模具座安装在加强焊传动 箱25上，该加强焊传动箱25主要安装有直线导轨和丝杠，该丝杠的一 端与第三电机26的轴相连，由所述的数控系统控制第三电机26通过所 述的丝杠驱动所述的加强焊模具座(24)在所述的直线导轨上作纵向直线运动；所述的数控系统具有数控功能，根据激光焊接的工况，自动控制第一电机5、第二电机16和第三电机26，有机地驱动激光焊接头作横向运 动，工装夹具作纵向运动，完成暖气片的平面外围周边环焊和暖气片水 道的加强焊。所述的周边环焊上压模11和周边环焊下压模12是根据暖气片周边 环焊轨迹制作的压模，周边环焊上压模11和周边环焊下压模12合拢时 能借助所述的合模压紧装置保证暖气片上下两件的待焊处压紧，而且激 光能直接辐照到焊接处，所述的周边环焊上压模11是一块中间根据暖气 片外围尺寸镂空的平板，平板镂空的边正好压紧暖气片，且露出焊接焊 缝位置，当激光环周边焊接时不挡光，所述的周边环焊下压模12是根据 暖气片尺寸设计的，待环焊的暖气片19置于周边环焊下压模12上并被 精确定位。所述的加强焊上压模21和加强焊下压模22是根据暖气片加强焊轨 迹制作的，加强焊上压模21和加强焊下压模22合拢时能借助所述的合 模压紧装置保证暖气片上下两件的待焊处压紧，而且激光能直接辐照到 焊接处，所述的加强焊上压模21是一块根据暖气片水道焊的位置和尺寸 开有多段长孔的平板，所述的加强焊下压模22是根据暖气片尺寸设计 的，待焊水道的暧气片29置于加强焊下压模22上并被精确定位。本实施例采用的激光发生器是低阶模横流C02激光器，输出激光束l入射到反射镜3镜面上，改变传输方向，通过聚焦镜6，聚焦到焊接工件表面。反射镜3和聚焦镜6被安装在滑动板4上，在第一电机5驱动下可以沿着导轨2左右横向运动，从而来控制光束的运动。聚焦镜6具有调焦机构，可以上下升降以改变焦距。本实用新型装置通过数控系统的数控控制，激光焊接头作横向运动， 工装夹具作纵向运动。通过数控编程，控制聚焦头和工装夹具的运动，10完成暖气片的平面外围周边环焊和暖气片水道的加强焊。本实用新型的两组工装模具是左右交替焊接的，即一组工装模具在 焊接时，另一组工装模具处在送料状态。 一组焊完后，工件退出时，另 一组进料，进入焊接，整机焊接效率高。本实施例的激光器采用的是HHJ-5000横流C02激光器，输出模式 为TEM02模，焊接的激光功率在3500W左右，光束聚焦采用反射式聚 焦镜，焦聚f=100 120mm，焊接速度在9 12m/min，暖气片采用0.5mm 冲压成型的成型片，焊完一片暖气片时间20 25秒,经过充气扩压测试 〉0.55MPa超过电阻焊的抗压强度。
权利要求1、一种数控暖气片激光焊接机，包括高功率激光器、导光装置、暖气片工装模具和数控系统组成，其特征在于所述的导光装置包括水平横向导轨(2)、第一电机(5)和滑动板(4)，该滑动板(4)上设有反射镜(3)和聚焦镜(6)并构成激光焊接头，所述的高功率激光器发出的激光束(1)经所述的反射镜(3)反射和聚焦镜(6)聚焦后照射在待焊接的暖气片的表面，该激光焊接头在第一电机(5)的驱动下沿所述的水平横向导轨(2)作横向运动；所述的暖气片工装模具，分成两个工装组水平地分设在焊接机的机床上，第一工装组主要完成暖气片的周边环焊称为周边环焊工装组，第二工装组主要完成暖气片中间水道节点的加强焊，称为加强焊工装组所述的周边环焊工装组，包括周边环焊上压模(11)和周边环焊下压模(12)，该周边环焊上压模(11)的四角设有合模压紧装置，该周边环焊下压模(12)还设有由第二气缸(17)和周边环焊定向导轨(18)构成下压模的装卸机构，上述工装夹具全部安装在环焊模具座(14)上，整个环焊模具座安装在环焊传动箱(15)上，该环焊传动箱(15)主要安装有直线导轨和丝杠，该丝杠的一端与第二电机(16)的轴相连，由数控系统控制第二电机(16)通过所述的丝杠驱动所述的环焊模具座(14)在所述的直线导轨上作纵向直线运动；所述的加强焊工装组包括加强焊上压模(21)和加强焊下压模(22)，该加强焊上压模(21)的四角设有合模压紧装置，所述的加强焊下压模(22)设有由第四气缸(27)和加强焊定向导轨(28)构成的加强焊下压模(22)装卸机构，上述工装夹具全部安装在加强焊模具座(24)上，整个加强焊模具座安装在加强焊传动箱(25)上，该加强焊传动箱(25)主要安装有直线导轨和丝杠，该丝杠的一端与第三电机(26)的轴相连，由所述的数控系统控制第三电机(26)通过所述的丝杠驱动所述的加强焊模具座(24)在所述的直线导轨上作纵向直线运动；所述的数控系统，根据激光焊接的工况，自动控制第一电机(5)、第二电机(16)和第三电机(26)，有机地驱动激光焊接头作横向运动，工装夹具作纵向运动，完成暖气片的平面外围周边环焊和暖气片水道的加强焊。
2、 根据权利要求l所述的数控暖气片激光焊接机，其特征在于所 述的高功率激光器是快速轴流高功率C02激光器，或低阶模横流C02激光器。
3、 根据权利要求1所述的数控暖气片激光焊接机，其特征在于所述的合模压紧装置是气动气缸，或是电磁力压紧装置。
4、 根据权利要求1所述的数控暖气片激光焊接机，其特征在于所述的周边环焊上压模(11)和周边环焊下压模(12)是根据暖气片周边 环焊轨迹制作的压模，周边环焊上压模(11)和周边环焊下压模(12)合拢时能借助所述的合模压紧装置保证暖气片上下两件的待焊处压紧， 而且激光能直接辐照到焊接处，所述的周边环焊上压模(11)是-一块中 间根据暖气片外围尺寸镂空的平板，平板镂空的边正好压紧暖气片，且 露出焊接焊缝位置，当激光环周边焊接时不挡光，所述的周边环焊下压模(12)是根据暖气片尺寸设计的，待环焊的暖气片(19)置于周边环 焊下压模(12)上并被精确定位。
5、 根据权利要求1所述的数控暖气片激光焊接机，其特征在于所述的加强焊上压模(21)和加强焊下压模(22)是根据暖气片加强焊轨 迹制作的，加强焊上压模(21)和加强焊下压模(22)合拢时能借助所 述的合模压紧装置保证暖气片上下两件的待焊处压紧，而且激光能直接 辐照到焊接处，所述的加强焊上压模(21)是一块根据暖气片水道焊的位置和尺寸开有多段长孔的平板，所述的加强焊下压模(22)是根据暖气片尺寸设计的，待焊水道的暖气片(29)置于加强焊下压模(22)上并被精确定位。
6、根据权利要求1至5任一项所述的数控暖气片激光焊接机，其特征在于所述的聚焦镜(6)可以采取透射式聚焦镜，也可采用反射式聚焦镜。
专利摘要一种数控暖气片激光焊接机，包括高功率激光器、导光装置、暖气片工装模具和数控系统组成，其特点是机床中的暖气片压模根据暖气片焊接轨迹要求，分为两组压模。一组是完成暖气片周边环焊压模，一组是完成暖气片中间水道加强焊压模，每组压模分别由上模具和下模具组成，上下模具压紧时施力使一组暖气片在焊接部位上下两面贴紧，并能将激光束射入焊接面，使其焊牢封闭。通过数控系统实现自动控制，完成两片暖气片的平面激光封闭叠焊。本实用新型一台焊机可完成暖气片的点焊、爆点焊、圆周焊、水道焊等多个焊接工序的全部平面焊，具有速度快、密封好、工效高的特点。
文档编号B23K26/00GK201164931SQ20082005621
公开日2008年12月17日 申请日期2008年3月14日 优先权日2008年3月14日
发明者吴德民, 归振兴, 健 朱, 刚 李, 沈华勤, 钱红斌, 陆鸿飞, 伟 黄 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所