[发明专利]一种汽车车灯的激光透射焊接装夹系统及其方法

说明书

本发明提供了一种汽车车灯的激光透射焊接装夹系统及其方法，该系统包括激光发射系统、控制系统和夹紧系统；所述的激光发射系统包括激光发射器、激光控制器和机械臂；所述的控制系统包括激光控制器、计算机、气压控制系统；所述的夹紧系统包括上模、底座、夹头、连杆、高速气缸、抽气通孔、真空发生器、车灯灯罩和车灯灯体。本发明采用激光作为能量，通过均匀分布的夹紧装置提供均匀的夹紧力，通过夹紧系统和控制系统可以调节夹紧力的大小并控制各个夹头的夹紧动作，从而实现了汽车车灯的激光透射焊接，提高了车灯的焊接效率和焊接质量。

技术领域

本发明属于激光加工制造及聚合物的激光透射焊接领域，特别涉及用于汽车车灯灯体和灯罩的激光透射焊接的装夹系统及其方法。

背景技术

近年来随着能源短缺、环境污染等问题的日益凸显，各国政府及汽车制造商对汽车节能环保的要求越来越高，实现汽车的轻量化已经成为当前世界汽车产业发展的趋势。热塑性聚合物及其复合材料具有成品质量轻、物理特性优良、成本低廉、节能抗震等优点，是实现汽车轻量化的重要途径，利用热塑性塑料零部件替代金属零部件，可以同时满足减轻整车重量、减震降噪和降低成本等方面的需求。

而在实际工业应用中，由于注塑、挤出加工工艺等方面原因，很多形状和结构复杂的车用塑料产品不能一次成型，需要对其进行连接，比如说汽车车灯。传统的车灯连接方法主要是通过胶粘接、摩擦焊接、热板焊接和超声波焊接等工艺方法。虽然这些方法可以发挥一定的作用，然而均存在一定的缺陷。例如，焊接效率较低，质量不稳定和外来物质的引入等。而激光透射焊接相比于传统的连接方法有着诸多的优点，比如，无接触、速度快、精度高、连接强度高、热影响区域小等，同时焊接过程所产生的振动应力和热应力小，这对保证聚合物性能具有重要意义，特别是对于汽车车灯的精密连接，激光焊接的优势将更加凸显。

然而在实际应用中，由于汽车车灯的形状较为复杂，而且其焊接位置位于车灯四周最外围，在车灯焊接过程中既要保证车灯灯体和灯罩的夹紧，又要保证在焊接过程中夹具不会阻挡激光照射到待焊位置处，这就给车灯的激光透射焊接夹紧装置带来了难题，解决这一难题无疑将会推动激光透射焊接在汽车车灯方面的广泛应用。

莱丹公司发明的Globo焊接装置比较巧妙，其焊接头部有一个玻璃球，这个玻璃球既能对激光束聚焦，又能施加压紧力，其主要优点是能够实现任意三维焊缝的焊接，但是它采用的是单个点接触，容易导致焊接后应力集中，此外该玻璃球长时间滚动摩擦容易导致玻璃球表面磨损，使玻璃球光学性能变差，所以，迫切需要一种能克服以上缺点的装置。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，设计了一种激光透射焊接汽车车灯的装夹系统及其焊接方法，它可以通过计算机控制各个夹紧装置的自动夹紧及卸载，保证夹紧力均匀分布，避免出现应力集中的现象，提高车灯焊接件的效率和质量，而且通过各个夹紧装置与激光发射器运动轨迹的随动配合，保证夹紧装置在焊接过程中不会阻碍激光照射到待焊接平面上，保证了车灯焊接件的准确性与密封性。

本发明通过以下技术手段实现上述技术目的。

一种汽车车灯的激光透射焊接装夹系统，包括激光发射系统、夹紧系统和控制系统；

所述激光发射系统包括激光发射器、激光控制器和机械臂；所述激光控制器对激光发射器进行控制；所述激光发射器设置在机械臂上，通过机械臂的运动带动激光发射器，所述机械臂与计算机连接在一起，通过计算机来控制机械臂的运动，进而带动激光发射器实现三维焊接；

所述夹紧系统包括真空装置和夹紧装置；

所述真空装置包括上板、抽气通孔Ⅱ、底座、抽气通孔Ⅰ和真空发生器；所述底座位于工作台上，底座上开设有空腔A和抽气通孔Ⅰ，且空腔A与抽气通孔Ⅰ相连通；抽气通孔Ⅰ与真空发生器输出端相连通；所述上板设置在底座上，并通过连接螺钉连接；上板上开设有与车灯形状相同的凹模A，车灯包括车灯灯体与灯罩；上板上与凹模A对应位置处开设有抽气通孔Ⅱ，且抽气通孔Ⅱ与空腔A相通；