一種汽車天窗導(dǎo)軌的激光焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車天窗導(dǎo)軌的激光焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車天窗導(dǎo)軌是汽車天窗的關(guān)鍵組成部位，而汽車天窗是汽車的一個重要零部件。在中國市場上，許多汽車制造廠家已經(jīng)開始引入天窗配套項(xiàng)目。目前，許多廠家的汽車都推出了天窗版汽車。由于汽車天窗導(dǎo)軌焊接的特殊性，傳統(tǒng)的焊接方法已經(jīng)難以滿足其生產(chǎn)需求。而其U型焊縫在焊接工藝中屬于較為困難的一種焊接形狀，這無形之中加大了生產(chǎn)的難度。U型焊縫在焊接過程中極易出現(xiàn)焊縫表面缺陷，如何解決U型焊縫焊接問題的同時提高焊接速度和焊接質(zhì)量已成為一個亟需解決的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種汽車天窗導(dǎo)軌的激光焊接方法，該方法是將激光器通過光纖連接激光頭，將激光頭固定在機(jī)械臂上，將機(jī)器人設(shè)置新的工具坐標(biāo)系來實(shí)現(xiàn)聯(lián)動，并通過在拐角處采取離焦來降低功率的方法來減少工件表面燒損，從而達(dá)到U型焊縫自動焊接，以解決汽車天窗導(dǎo)軌U型焊縫的焊接問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種汽車天窗導(dǎo)軌的激光焊接方法，包括以下步驟:1)設(shè)計工具坐標(biāo)系、2)固定工件、3)啟動機(jī)械臂示教、4)放置高度標(biāo)準(zhǔn)塊、5)降低工件拐角處的功率、6)設(shè)置參數(shù)、7)焊接；其特征在于:
1)、設(shè)計工具坐標(biāo)系:將激光器通過光纖連接激光頭，用機(jī)器人工具坐標(biāo)來設(shè)置一個新的坐標(biāo)系和坐標(biāo)原點(diǎn)，將激光頭聚焦出的光斑焦點(diǎn)位置設(shè)置為機(jī)器人的工具坐標(biāo)原點(diǎn)，激光頭軸向?yàn)閆軸，激光頭垂直平面作為XY面；
2)、固定工件:用自制工裝固定工件；
3)、啟動機(jī)械臂示教:啟動機(jī)械臂，使用示教操作盤將激光頭運(yùn)行至焊縫起始點(diǎn)；
4)、放置高度標(biāo)準(zhǔn)塊:通過在激光頭下沿與焊縫間放置高度標(biāo)準(zhǔn)塊，調(diào)節(jié)機(jī)器人改變兩者間的距離，從而使焊縫處于焦點(diǎn)位置或離焦量固定的位置；
5)、降低工件拐角處的功率:在經(jīng)過U型焊縫拐角處時，使用機(jī)械臂圓弧運(yùn)動指令，使激光頭與焊縫一直保持垂直角度，同時采取正離焦或者負(fù)離焦一定數(shù)值的方法來使拐角處的功率降低至原功率的80%，同理可用來處理另一個拐角；
6)、設(shè)置參數(shù):對整條U型焊縫進(jìn)行示教并記錄軌跡，焊縫軌跡擬合完成后，設(shè)置功率、掃描速度、始末點(diǎn)信號開關(guān)量參數(shù)；
7)、焊接:啟動激光器并按下程序自動運(yùn)行按鈕，待焊縫焊接完成后停止激光焊接，機(jī)械臂程序運(yùn)行結(jié)束，汽車天窗導(dǎo)軌焊接完成。
[0005]所述的激光器為光纖激光器、二氧化碳激光器、碟片激光器、半導(dǎo)體泵浦全固態(tài)激光器或燈泵浦激光器。
[0006]本發(fā)明，可以較精確的控制焊縫表面形貌，減少拐角處工件燒損現(xiàn)象，焊接后，焊縫均勻美觀，不需要進(jìn)行二次加工；焊接方法簡單易行。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明中所采用的汽車天窗導(dǎo)軌激光焊接的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為汽車天窗導(dǎo)軌零件和工裝示意圖。
[0009]圖3為汽車天窗導(dǎo)軌U型焊縫示意圖。
[0010]圖4為汽車天窗導(dǎo)軌焊接的模擬實(shí)施流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]結(jié)合圖1、圖2，一種汽車天窗導(dǎo)軌的激光焊接方法，步驟如下:
1、設(shè)計工具坐標(biāo)系:將激光器I通過光纖2連接激光頭3，用機(jī)器人4工具坐標(biāo)來設(shè)置一個新的坐標(biāo)系和坐標(biāo)原點(diǎn)，將激光頭3聚焦出的光斑焦點(diǎn)位置設(shè)置為機(jī)器人的工具坐標(biāo)原點(diǎn)，激光頭3軸向?yàn)閆軸，激光頭3垂直平面作為XY面，設(shè)置此坐標(biāo)系來解決U型焊縫的追蹤問題，此方法也可以解決焊縫表面不在水平面上的特殊焊縫的焊接問題；激光器I為光纖激光器、二氧化碳激光器、碟片激光器、半導(dǎo)體泵浦全固態(tài)激光器或燈泵浦激光器。
[0012]2、固定工件:用自制工裝6、支承彈簧后座10、氣動壓緊裝置11將工件5固定在底座7上；
3、啟動機(jī)械臂示教:啟動機(jī)器人4的機(jī)械臂，使用機(jī)柜8上的示教操作盤9將激光頭3運(yùn)行至焊縫起始點(diǎn)D ；
4、放置高度標(biāo)準(zhǔn)塊:通過在激光頭3下沿與焊縫間放置高度標(biāo)準(zhǔn)塊，調(diào)節(jié)機(jī)器人改變兩者間的距離，從而使焊縫處于焦點(diǎn)位置(或離焦量固定的位置)；
5、降低工件拐角處的功率:結(jié)合圖3，在經(jīng)過U型焊縫拐角處(CBA段)時，使用機(jī)械臂圓弧運(yùn)動指令，使激光頭3與焊縫一直保持垂直角度，同時在工具坐標(biāo)系下將激光頭3沿Z軸上升2-3mm從而達(dá)到使拐角處的功率降低至原功率的80%，此方法為正離焦，也可以調(diào)整為負(fù)離焦，即將激光頭3沿Z軸下降2-3_，可達(dá)到同樣的效果；
6、設(shè)置參數(shù):對整條U型焊縫進(jìn)行示教并記錄軌跡，焊縫軌跡擬合完成后，設(shè)置功率、掃描速度、始末點(diǎn)信號開關(guān)量等參數(shù)；
7、焊接:結(jié)合圖4，啟動激光器I并按下程序自動運(yùn)行按鈕，待焊縫焊接完成后停止激光焊接，機(jī)械臂程序運(yùn)行結(jié)束，汽車天窗導(dǎo)軌焊接完成。
[0013]本發(fā)明，1、能量密度高、焊接變形小、熱影響區(qū)小，可以有效地提高制件精度；2、焊縫光滑無雜質(zhì)、均勻致密、無需附加的打磨工作；3、對異種材料的焊接具有較高的適應(yīng)性；4、可精確控制，聚焦光點(diǎn)小，高精度定位，配合機(jī)械手臂易于實(shí)現(xiàn)自動化，提高焊接效率，減少工時，降低成本。
[0014]本發(fā)明中所涉及的U型焊縫為空間三維焊縫，如果使用普通焊接機(jī)床至少需要四軸聯(lián)動及以上，大大增加了生產(chǎn)成本。而使用機(jī)器人工具坐標(biāo)編程與光纖傳輸激光器相結(jié)合，不僅節(jié)約了成本，在很大程度上可以減少機(jī)床操作的繁瑣，增加生產(chǎn)效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種汽車天窗導(dǎo)軌的激光焊接方法，包括以下步驟:1)設(shè)計工具坐標(biāo)系、2)固定工件、3)啟動機(jī)械臂示教、4)放置高度標(biāo)準(zhǔn)塊、5)降低工件拐角處的功率、6)設(shè)置參數(shù)、7)焊接；其特征在于: 1)、設(shè)計工具坐標(biāo)系:將激光器通過光纖連接激光頭，用機(jī)器人工具坐標(biāo)來設(shè)置一個新的坐標(biāo)系和坐標(biāo)原點(diǎn)，將激光頭聚焦出的光斑焦點(diǎn)位置設(shè)置為機(jī)器人的工具坐標(biāo)原點(diǎn)，激光頭軸向?yàn)閆軸，激光頭垂直平面作為XY面； 2)、固定工件:用自制工裝固定工件； 3)、啟動機(jī)械臂示教:啟動機(jī)械臂，使用示教操作盤將激光頭運(yùn)行至焊縫起始點(diǎn)； 4)、放置高度標(biāo)準(zhǔn)塊:通過在激光頭下沿與焊縫間放置高度標(biāo)準(zhǔn)塊，調(diào)節(jié)機(jī)器人改變兩者間的距離，從而使焊縫處于焦點(diǎn)位置或離焦量固定的位置； 5)、降低工件拐角處的功率:在經(jīng)過U型焊縫拐角處時，使用機(jī)械臂圓弧運(yùn)動指令，使激光頭與焊縫一直保持垂直角度，同時采取正離焦或者負(fù)離焦一定數(shù)值的方法來使拐角處的功率降低至原功率的80%，也可以調(diào)整為負(fù)離焦，即將激光頭3沿Z軸下降2-3mm，可達(dá)到同樣的效果； 6)、設(shè)置參數(shù):對整條U型焊縫進(jìn)行示教并記錄軌跡，焊縫軌跡擬合完成后，設(shè)置功率、掃描速度、始末點(diǎn)信號開關(guān)量參數(shù):設(shè)置激光器功率為1500W，掃描速度lm/min，在焊縫起始點(diǎn)開啟光閘和保護(hù)氣，結(jié)束點(diǎn)處關(guān)閉光閘和保護(hù)氣； 7)、焊接:啟動激光器并按下程序自動運(yùn)行按鈕，待焊縫焊接完成后停止激光焊接，機(jī)械臂程序運(yùn)行結(jié)束，汽車天窗導(dǎo)軌焊接完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所訴的一種汽車天窗導(dǎo)軌的激光焊接方法，其特征在于:所述的步驟I)中的激光器為光纖激光器、二氧化碳激光器、碟片激光器、半導(dǎo)體泵浦全固態(tài)激光器或燈泵浦激光器。
【專利摘要】一種汽車天窗導(dǎo)軌的激光焊接方法，包括以下步驟：1）設(shè)計工具坐標(biāo)系、2）固定工件、3）啟動機(jī)械臂示教、4）放置高度標(biāo)準(zhǔn)塊、5）降低工件拐角處的功率、6）設(shè)置參數(shù)、7）焊接；本發(fā)明，可以較精確的控制焊縫表面形貌，減少拐角處工件燒損現(xiàn)象，焊接后，焊縫均勻美觀，不需要進(jìn)行二次加工；焊接方法簡單易行。
【IPC分類】B23K26-08, B23K26-24
【公開號】CN104607799
【申請?zhí)枴緾N201510048416
【發(fā)明人】侯磊, 李達(dá), 林培晨, 林學(xué)春
【申請人】江蘇中科四象激光科技有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月30日