[發(fā)明專利]一種基于激光切割和焊接的套接空心銅管制備方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710016905.1
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN106624362B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏鑫磊;于艷玲
• 申請（專利權(quán)）人: 溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): B23K26/21
• 分類號(hào): B23K26/21;B23K26/38;B23K26/70;B23K101/06
• 代理公司: 北京中北知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11253
• 代理人: 段秋玲

1.一種基于激光切割和焊接的套接空心銅管制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)裝夾空心銅管(1201)；

2)將空心銅芯(1202)的一端插入空心銅管(1201)內(nèi)，兩者間隙配合；

3)在空心銅芯(1202)與空心銅管(1201)套接段的上方設(shè)置釬料輸送裝置；

4)在激光器的輸出端連接分束器，用于將激光器輸出的一束激光分時(shí)輸出到兩路，一路用于切斷較長的空心銅芯，另一路用于激光焊接；

5)輸出焊接激光束，聚焦于空心銅芯(1202)與空心銅管(1201)套接段的管側(cè)端位置，進(jìn)行固定點(diǎn)焊，用于初步固定空心銅芯(1202)與空心銅管(1201)的相對位置；

6)輸出切割激光束，根據(jù)工件的長度要求，采用激光切斷空心銅芯(1202)，并在銅芯支撐件(604)上保持平衡；

7)輸出焊接激光束，通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)空心銅芯(1202)與空心銅管(1201)一起勻速旋轉(zhuǎn)，使得聚焦激光束沿著空心銅芯(1202)與空心銅管(1201)套接段的管側(cè)端位置掃描一圈，使空心銅管(1201)與空心銅芯(1202)實(shí)現(xiàn)熔融焊合且熔深不超過空心銅芯內(nèi)壁面，從而獲得空心銅芯(1202)與空心銅管(1201)套接段的管側(cè)端激光環(huán)焊縫；

8)套接段繼續(xù)勻速旋轉(zhuǎn)，控制熔融釬料從導(dǎo)流管傾斜滴入套接段的芯側(cè)端，并流入空心銅芯(1202)與空心銅管(1201)之間的間隙；輸出焊接激光束，使聚焦激光束以離焦方式作用在套接段與熔融釬料交界處，從而實(shí)現(xiàn)激光熔釬焊；

9)將一端焊接完成的空心銅管(1201)水平翻轉(zhuǎn)180度，使空心銅管(1201)的未焊接端與送料的空心銅芯(1202)位置相對；

10)重復(fù)步驟2)-8)，完成空心銅管(1201)另一端的焊接。

2.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的套接空心銅管制備裝置，其特征在于，包括工作臺(tái)(1)，以及安裝在工作臺(tái)(1)上的夾緊旋轉(zhuǎn)組件(2)、上料組件(3)、旋轉(zhuǎn)取料組件(4)、熔釬焊組件(5)、銅芯支撐組件(6)、激光焊接組件(7)、激光器組件(8)、矯直器組件(9)、激光切割組件(10)和料斗(11)；

所述夾緊旋轉(zhuǎn)組件(2)包括伺服電機(jī)(201)、電機(jī)支座(202)、法蘭(203)、三爪氣缸(204)和氣爪手指(205)，伺服電機(jī)(201)通過電機(jī)支座(202)安裝在工作臺(tái)(1)上，三爪氣缸(204)通過法蘭(203)與伺服電機(jī)(201)配合來實(shí)現(xiàn)同軸裝配，氣爪手指(205)安裝于三爪氣缸(204)上，兩者組成夾緊結(jié)構(gòu)用于裝夾空心銅管(1201)；

所述上料組件(3)包括振動(dòng)盤(303)、上料支架(302)、兩個(gè)滑槽(301)和兩個(gè)彈性擋套，所述上料支架(302)的底部安裝在工作臺(tái)(1)上，所述兩個(gè)滑槽(301)相隔一定距離的豎直安裝在上料支架(302)上；兩個(gè)彈性擋套分別安裝在兩個(gè)滑槽(301)的末端；振動(dòng)盤(303)的輸出端延伸至兩組滑槽(301)的位置；空心銅管(1201)經(jīng)振動(dòng)盤(303)輸送至兩個(gè)滑槽(301)處，經(jīng)兩個(gè)滑槽(301)落入兩個(gè)彈性擋套之間；

所述旋轉(zhuǎn)取料組件(4)包括X向氣缸(401)、導(dǎo)軌板(402)、氣缸固定座(403)、X向滑軌(404)、嵌入卡件(405)、移動(dòng)板(406)、帶導(dǎo)軌氣缸(407)、轉(zhuǎn)接件(408)、旋轉(zhuǎn)氣缸固定板(409)、旋轉(zhuǎn)氣缸(410)、二爪氣缸(411)、氣動(dòng)手指(412)和Y向氣缸(413)；所述導(dǎo)軌板(402)、X向氣缸(401)、移動(dòng)板(406)、氣缸固定座(403)、X向滑軌(404)和嵌入卡件(405)組成X方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)軌板(402)通過螺釘固定安裝在工作臺(tái)(1)上；導(dǎo)軌板(402)的兩側(cè)設(shè)置有凹槽，移動(dòng)板(406)裝配在所述凹槽內(nèi)，與導(dǎo)軌板(402)間隙配合，兩者組成一直線運(yùn)動(dòng)副；X向氣缸(401)通過氣缸固定座(403)固定安裝在移動(dòng)板(406)上；X向滑軌(404)固定安裝在移動(dòng)板(406)上；嵌入卡件(405)安裝在X向滑軌(404)，與X向滑軌(404)組成一直線運(yùn)動(dòng)副；X向氣缸(401)的動(dòng)作端與嵌入卡件(405)相連，用于驅(qū)動(dòng)嵌入卡件(405)沿X向滑軌(404)做直線運(yùn)動(dòng)；

所述轉(zhuǎn)接件(408)和Y向氣缸(413)組成Y方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述Y向氣缸(413)通過支架固定安裝在工作臺(tái)(1)上，轉(zhuǎn)接件(408)與Y向氣缸(413)的動(dòng)作端相連，轉(zhuǎn)接件(408)同時(shí)與X方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)中的嵌入卡件(405)連接；Y向氣缸(413)可驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)接件(408)和嵌入卡件(405)，進(jìn)而帶動(dòng)導(dǎo)軌板(402)沿著導(dǎo)軌板(402)兩側(cè)的凹槽做直線運(yùn)動(dòng)；帶導(dǎo)軌氣缸(407)安裝在嵌入卡件(405)上，帶導(dǎo)軌氣缸(407)的導(dǎo)軌方向?yàn)閆軸方向；

所述旋轉(zhuǎn)氣缸固定板(409)、旋轉(zhuǎn)氣缸(410)、二爪氣缸(411)、兩個(gè)氣動(dòng)手指(412)組成180°旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)氣缸固定板(409)固定安裝在帶導(dǎo)軌氣缸(407)上，與帶導(dǎo)軌氣缸(407)同步運(yùn)動(dòng)；旋轉(zhuǎn)氣缸(410)安裝在旋轉(zhuǎn)氣缸固定板(409)上，二爪氣缸(411)安裝在旋轉(zhuǎn)氣缸(410)的動(dòng)作端，可在二爪氣缸(411)的驅(qū)動(dòng)下做180°旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)氣動(dòng)手指(412)安裝在二爪氣缸(411)上，兩者配合可實(shí)現(xiàn)夾取動(dòng)作；

所述熔釬焊組件(5)包括釬料氣缸(501)、釬料支架(502)、容器固定板(503)、釬料輸送裝置(504)、輸送安裝架(505)和接料容器(506)，釬料氣缸(501)安裝在釬料支架(502)上，所述容器固定板(503)與釬料氣缸(501)的活塞桿配合安裝，由釬料氣缸(501)驅(qū)動(dòng)其上下運(yùn)動(dòng)；釬料輸送裝置(504)通過輸送安裝架(505)安裝在容器固定板(503)上，釬料輸送裝置(504)的上腔容器內(nèi)置釬料粉末；接料容器(506)沿套接銅管軸向開有兩個(gè)U形通孔，以確保套接銅管順利穿過，套接段位于接料容器(506)的中心；

所述銅芯支撐組件(6)包括底座(601)、支撐氣缸(602)、U型轉(zhuǎn)接件(603)和銅芯支撐件(604)；所述銅芯支撐件(604)通過U型轉(zhuǎn)接件(603)與支撐氣缸(602)的動(dòng)作桿配合安裝，支撐氣缸(602)固定在底座(601)上，底座(601)固定在工作臺(tái)(1)上；所述銅芯支撐件(604)上設(shè)置有兩個(gè)相對的支撐立板，所述支撐立板的頂端設(shè)置有用于支撐空心銅芯(1202)的凹槽；

所述激光焊接組件(7)包括激光焊接頭(701)、角度調(diào)節(jié)塊(702)、電動(dòng)模組(703)、固定板(704)和龍門架(705)，所述激光焊接頭(701)通過角度調(diào)節(jié)塊(702)與電動(dòng)模組(703)配合安裝，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)激光焊接頭(701)加工焦距的調(diào)整；電動(dòng)模組(703)通過固定板(704)安裝在龍門架(705)上，所述龍門架(705)兩端安裝在工作臺(tái)(1)上；

所述激光器組件(8)包括激光器(801)、激光器支架(802)和分束器(803)，激光器(801)通過激光器支架(802)支撐安裝在工作臺(tái)(1)上，分束器(803)連接在激光器(801)的輸出端，分束器(803)的兩個(gè)輸出端分別通過光纖與激光切割頭(1005)和激光焊接頭(701)相連；

所述矯直器組件(9)包括多個(gè)輥?zhàn)痈叨日{(diào)整搖桿(901)和上下兩排交錯(cuò)設(shè)置的多個(gè)輥?zhàn)?902)，所述輥?zhàn)痈叨日{(diào)整搖桿(901)用于調(diào)節(jié)上排輥?zhàn)优c下排輥?zhàn)又g的距離；所述空心銅芯(1202)從上下兩排輥?zhàn)又g穿過，實(shí)現(xiàn)矯直與送料；

所述激光切割組件(10)包括激光切割頭底座(1001)、激光切割頭驅(qū)動(dòng)氣缸(1002)、工字型轉(zhuǎn)接件(1003)、T形連接件(1004)、激光切割頭(1005)、T形支座(1006)和激光切割頭滑軌(1007)，所述激光切割頭底座(1001)安裝在工作臺(tái)(1)上，激光切割頭驅(qū)動(dòng)氣缸(1002)安裝在激光切割頭底座(1001)上，激光切割頭(1005)通過工字型轉(zhuǎn)接件(1003)和T形連接件(1004)與激光切割頭驅(qū)動(dòng)氣缸(1002)的動(dòng)作端配合安裝，激光切割頭(1005)安裝在T形支座(1006)上，T形支座(1006)安裝在激光切割頭滑軌(1007)上，激光切割頭(1005)可在激光切割頭驅(qū)動(dòng)氣缸(1002)的驅(qū)動(dòng)下沿著激光切割頭滑軌(1007)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。