[发明专利]车身零部件对接连接的激光切割与焊接一体化的夹具

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于车身零部件对接连接的激光切割与焊接一体化的夹具。

背景技术

激光作为切割和焊接的新手段应用于汽车制造业，是一个具有很大发展潜力的重要方向。为充分发挥激光加工精益、敏捷和柔性的技术优势，以汽车车身的激光制造为重点，全面推动激光加工在汽车制造中的应用，实现汽车轻量化。据统计，采用激光技术制造车身，可节省约2/3的样车新车身开发模具和约70％的夹具，使生产周期缩短50％，白车身重量减少20％，制造精度(形状、尺寸等)和白车身总体质量(强度、刚度等)显著提高。

车身零部件三维激光切割时，工件快速、准确定位是非常重要的环节。夹具的快速制造和精确定位将直接影响工件的切割效率和切割质量。车身零部件连接的大多是具有空间曲面、外型复杂的结构件，定位表面只能选择型面。三维激光切割的工艺具有特殊性，其夹具设计方法也不同于一般的工装夹具，由于激光头和加工工件之间没有力的接触作用，故激光切割夹具体一般采用网格夹具，只完成对工件的定位，同时凭借工件本身的重力作用完成夹紧。这种三维激光切割的夹具只起定位的作用，其结构设计也变得简单，但是却无法纠正车身零部件经过冲压后产生的回弹变形以及车身零部件在激光切割过程中产生的热积累导致其产生的不同程度的热变形，这都会对切割轨迹的位置产生影响，进而影响切割精度，并对后续激光焊接对接装配精度产生影响。

在车身焊装上，采用电阻点焊将覆盖件连接成车身结构时，若电极不能伸入车身内部，则要求在连接部位留有凸缘，对凸缘夹持后进行焊接。电阻点焊必须依靠焊枪两电极夹持焊接部位才能完成焊接，因此凸缘是必不可少的，凸缘不仅影响车形美观，占有多余空间，而且消耗较多材料，一般要求凸缘宽度为16mm，才能满足焊枪夹钳的夹持要求，保证焊接质量，激光焊接是单边非接触式加工，如果采用激光焊，凸缘宽度只需5mm。甚至采用激光对接焊时，凸缘部位完全可以省去，这也使得车身结构更加紧凑。

在白车身上采用对接接头，除了可以减轻车身重量，使外观更美观以外，由于零件上表面和底面的镀锌层在激光作用后，形成的锌蒸汽很容易溢出而很少进入熔池，因此对焊缝的质量不会产生影响，这相对镀锌材料的搭接接头焊接有明显的优势。但是，激光束经聚焦后，所得到的光斑直径很小，而对接接头的焊接要求激光束要精确作用在对接缝隙处，并保证对接缝隙不大于允许值，且光束的运动轨迹有很高的精度要求。这对对接接头处的对接间隙和错边量有很高的要求，间隙过大激光则从间隙中漏掉的能量大，焊接能量的输入减少，因此对接接头的焊接对工件的焊前加工精度和装配精度要求比较高，稍有偏差就会产生错边焊接、烧损、未熔合等焊接缺陷。

激光焊接与电阻点焊有很大的区别，激光焊接不能像电阻点焊那样可通过电极夹紧通电从而焊接。激光焊接是非接触式加工，且对接结构对对接精度有很高的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种适用于车身零部件对接连接的激光切割与焊接一体化的夹具，整个切割、焊接及搬运过程中车身零部件和夹具体不分开，且切割与焊接共用一套夹具，实现高效率、高精度三维车身零部件的激光切割和激光对接焊加工。

本发明的技术方案为，车身零部件对接连接的激光切割与焊接一体化的夹具，包括夹持上下对接焊的车身上零部件和下零部件的夹具体，其特征是，所述夹具体包括上夹具体和下夹具体，上夹具体底部设有环抱住上零部件需焊接部位上部的上型面腔体，下夹具体顶部设有环抱住下零部件需焊接部位下部的下型面腔体，上夹具体还包括上固定板，上型面腔体顶面固定在上固定板，下夹具体还包括下固定板，下型面腔体底面固定在下固定板，上固定板设有使上零部件顶面与上型面腔体顶面贴合的上夹紧机构，下固定板设有使下零部件底面与下型面腔体底面贴合的下夹紧机构。

所述夹具还包括控制上夹具体和下夹具体水平方向相对位置的导向机构，该导向机构包括导柱和带导套孔的导套，导柱底端安装在导套孔内，导柱顶端和导套底端分别对应安装在上固定板底端和下固定板顶端，且导柱与上固定板为过渡配合，导套与下固定板为过渡配合。

所述夹具还包括控制上夹具体和下夹具体竖直方向高度的限位柱，上固定板底端和下固定板顶端的对应位置分别设有柱孔。

所述上夹紧机构包括上夹钳和上连接结构，所述上夹钳为阶梯状，上夹钳底面置于上零部件底部，上夹钳顶面置于上固定板底部并通过上连接结构与上固定板紧固。

所述下夹紧机构包括下夹钳和下连接结构，所述下夹钳为阶梯状，下夹钳顶面置于下零部件顶部，下夹钳底面置于下固定板顶部并通过下连接结构与下固定板紧固。