车身激光焊接夹具设计与入射角对焊接质量影响的研究

摘要

激光加工技术作为先进制造技术之一,在工业发达国家的汽车工业应用中已越来越广泛,激光切割和激光焊接逐渐成为标准的加工工艺。三维激光切割技术可以取代冲压工艺中的冲孔模和修边模,不仅节省了大量的设计制造成本,而且缩短了新车型的开发周期;激光焊接技术应用于白车身焊接,大大提高了车身的强度和刚度,增加了车身的安全性,而且有利于车身的轻量化。本文对白车身切割焊接柔性生产线和焊接柔性夹具进行了初步设计。激光光束入射角对焊接质量的影响作为车身焊接中的难点问题之一,本文就该问题进行了重点研究。
　　 首先,对白车身切割焊接生产线和柔性焊接夹具进行了研究。分析了车门结构和基于激光焊接的工艺;基于柔性化和安全性的考虑,对生产线总体布局进行了设计;按照技术上先进、经济上合理、生产上适用的原则,对该生产线主要设备进行了选型和设计;基于标准化、模块化的设计思想,设计和试制了车身激光焊接柔性夹具。
　　 其次,论述了激光焊接原理和激光焊接技术在汽车制造中的应用,对车身常用板材—镀锌板的几种焊接方法进行了比较,即激光焊接、弧焊、电阻点焊;总结分析了镀锌板激光焊接的难点和影响焊接质量的主要因素;提出了提高焊接质量的方法,包括:工艺措施法、优化参数和焊接过程法、在线检测控制法。
　　 最后,针对激光光束入射角对镀锌板焊接质量的影响进行了深入的研究,通过正交试验选取光束垂直入射焊接时较佳的工艺参数,在该参数下,改变光束入射角,进行焊接试验,对试验结果做了大量的焊后检测分析,包括焊缝表面形貌、焊缝截面、拉剪试验、硬度、金相等。通过试验数据的处理和分析,得出了入射角变化对镀锌板焊接质量的影响规律和该实验条件下临界入射角。为激光焊接在车身上的应用奠定了基础。