[发明专利]一种提高金属与塑料连接强度的连接装置与连接方法

权利要求书

1.一种提高金属与塑料连接强度的连接装置，其特征在于：包括光纤光纤激光器和移动平台；

所述移动平台上安装有用于加持金属工件和/或透明塑料工件的夹具，所述夹具上设有用于金属工件加工的加工孔；所述移动平台可向前、向后、向左、向右移动，且可进行左右俯仰运动和前后俯仰运动；

所述光纤激光器安装在夹具的上方，且其发出的激光束的位置与加工孔所在位置相对应。

2.根据权利要求1所述的提高金属与塑料连接强度的连接装置，其特征在于：所述移动平台后侧连接可使其向前、向后移动的A电机，移动平台左侧连接可使其向左、向右移动的C电机，移动平台右侧连接可使其进行左右俯仰运动的D电机，移动平台前侧连接可使其进行前后俯仰运动的B电机。

3.根据权利要求2所述的提高金属与塑料连接强度的连接装置，其特征在于：还包括控制单元；所述控制单元电连接光纤激光器、A电机、B电机、C电机和D电机。

4.根据权利要求3所述的提高金属与塑料连接强度的连接装置，其特征在于：所述控制单元为计算机控制系统；A电机、B电机、C电机和D电机均为步进电机。

5.根据权利要求1所述的提高金属与塑料连接强度的连接装置，其特征在于：所述夹具包括平行且上下设置的两块平板；两块平板四角通过螺栓连接，位于上面的平板中间开有一正方形的通孔，且通孔沿正方形的两个对角线一体成型有长方形的连接板；两个连接板将通孔所划分成的区域构成4个加工孔，每个加工孔为一个工作位置。

6.根据权利要求5所述的提高金属与塑料连接强度的连接装置，其特征在于：位于后侧的加工孔为工作位置一，位于前侧的加工孔为工作位置二，位于左侧的加工孔为工作位置三，位于右侧的加工孔为工作位置四。

7.一种使用如权利要求1至6任意一项提高金属与塑料连接强度的连接装置的连接方法，其特征在于：包括将金属工件通过夹具加持，并将移动平台倾斜，通过光纤激光器发出的激光束对加工孔处金属工件表面进行加工，在金属工件表面形成倾斜的凹陷结构的步骤。

8.根据权利要求7所述的使用提高金属与塑料连接强度的连接装置的连接方法，其特征在于：移动平台倾斜的角度为45°。

9.根据权利要求7所述的使用提高金属与塑料连接强度的连接装置的连接方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将待加工的透明塑料工件和金属工件进行表面处理，保证表面干燥平整无杂质即可；

(2)将金属工件通过夹具固定在移动平台上，使光纤激光器的激光束与工作孔所对应的金属工件表面位置相对应；

(3)调节移动平台的位置，通过光纤激光器发出的激光束对加工孔处金属工件表面进行加工，在金属工件表面形成倾斜的凹陷结构；

(4)将移动平台恢复原来位置，将透明塑料工件和金属工件自上而下放置并通过所述夹具夹紧固定于移动平台，光纤激光器向透明塑料工件发射激光束，并沿着加工孔的加工路径进行移动；

(5)所述透明塑料工件朝向所述金属工件一面发生熔融状态并镶嵌入所述凹陷结构内，待冷却后，透明塑料工件4与金属工件5连接成一体结构；

优选的，步骤(3)和步骤(4)中，光纤激光器的工作参数为：激光功率50-500W、激光脉冲频率15Hz-22Hz；

优选的，步骤(3)和步骤(4)中，控制单元控制光纤激光器向所述透明塑料工件或/和金属工件发射激光束；

优选的，步骤(3)和步骤(4)中，光纤激光器进行激光加工时使用氩气保护。

10.根据权利要求9所述的使用提高金属与塑料连接强度的连接装置的连接方法，其特征在于：步骤(3)中，在金属工件表面形成倾斜的凹陷结构的方法包括以下步骤：

1)将处于原始来位置的移动平台顺时针旋转目标角度至工作位置一，对金属工件表面进行激光加工，加工出左侧的第一个凹陷结构，断开光纤激光器，之后将移动平台前后移动，重复操作依次加工出工件右侧的其余凹陷结构；

2)将移动平台恢复至原来位置，向左移动一定距离后，逆时针旋转目标角度至工作位置二，对金属工件表面进行激光加工，加工出右侧的第一个凹陷结构，断开光纤激光器，之后将平台前后移动，重复操作依次加工出工件右侧的其余凹陷结构；

3)将移动平台恢复原来位置，向前移动一定距离后，逆时针旋转目标角度至工作位置三，对金属工件表面进行激光加工，加工出前排第一个凹陷结构，断开光纤激光器，之后将移动平台左右移动，重复操作依次加工出工件前排的其余凹陷结构；

4)将移动平台恢复原来位置，向后移动一定距离后，顺时针旋转目标角度至工作位置四，对金属工件表面进行激光加工，加工出后排的第一个凹陷结构，断开光纤激光器，之后将移动平台左右移动，重复操作依次加工出工件后排的其余凹陷结构；

优选的，步骤1)-4)中，目标角度均为45°。