汽车座椅调节丝杆激光焊接设备详细介绍

　车辆座椅中多维度焊缝的激光焊接技术

设备简介；

　　1、激光焊接设备采用五轴数控机床和两轴可倾旋转工作台的配置，可以将任意空间位置的焊缝调整到可焊接位置;

　　2、焊接夹具采用西门子系统进行全自动控制的方式，与焊接机床进行配合使用，可以按照设计进行顺序夹紧与松开，同时焊接机床采用双工位设计，焊接的同时可以进行另一工位的装配，提高生产效率;

　　3、激光焊接工艺方面采用了单面焊接双面成形方式，取代了进口采用双激光束焊接方式，并且焊接后可以通过目视背面成形效果来进行质量管控。

　　产品结构方面：

　　TIGUAN汽车座椅滑轨

　　该滑轨的上端为内滑轨组件部分，分别为尺寸400x100的不规则成型侧板与长度为400mm的内滑轨激光焊接在一起而形成，其中两种举例如下表所示：

　　侧板的成型结构非常复杂、不规则，尺寸难以控制;而激光焊的聚焦焊斑直径一般只有0.2mm∽0.3mm，对零件的精度要求又非常的高。

　　因此，如何使尺寸难以***的侧板，在400mm长度的焊接范围内稳定的焊接，以及如何***焊接后的安装孔位高精度位置度，成为本项目制造工艺中的难点。

　　另外，本项目在需求上需要大批量的生产，年产高达30万辆份，即每年需完成120万根组件的焊接，这就要求我们必须在焊接设备及焊接工装上想办法，在***尺寸精度、稳定焊接的前提下，尽可能的提高焊接自动化，以提高产能。

　　激光焊接设备方面：

　　为了能够满足TIGUAN滑轨的焊接质量与节拍要求，我们与激光焊机厂家进行了多轮的商讨，最终确定了以下的设备方案：

　　激光焊接机床和焊接工作台配置了X、Y、Z、B1、B2、C1、C2、E1、E2共九个轴。其中，X轴为横梁移动轴，Y轴为Z轴箱在悬臂上纵向移动轴， Z轴为焊接头上下移动轴，B1轴为三维焊接头摆动轴、B2为侧吹辅气旋转轴、可倾轴为C1、C2，可倾转台旋转轴为E1、E2。X、Y、Z、C1(或C2)可4轴联动。

　　设备参数如下：

　　n X轴工作行程：0～1600mm;运行速度：0～30m/min;定位精度：≤0.05mm;重复定位精度：≤0.03mm;直线度：≤0.03mm/1000mm。

　　n Y轴工作行程：0～750mm;运行速度：0～30m/min;定位精度：≤0.05mm;重复定位精度：≤0.03mm;直线度：≤0.03mm/1000mm。

　　n Z轴工作行程：0～300mm;运行速度：0～20m/min;定位精度：≤0.08mm;重复定位精度：≤0.05mm;直线度：≤0.03mm/1000mm。

　　n B1轴运行速度：15rpm/min,B2轴运行速度：30rpm/min

　　n C1，C2轴运行速度：6rpm/min;

　　n E1，E2轴运行速度：8rpm/min;

　　n 可倾旋转工作台：可倾轴C1、C2运动范围-35°至105°

　　激光焊接头部分采用德国KUGLER激光焊接头，里面采用反射式聚焦焊接镜片，该焊接头由一个西门子伺服电机驱动±60°数控旋转，辅助保护气体侧吹等装置;通光孔径35mm; 焦长为：250mm。同时在辅助侧吹部分加配一个西门子伺服电机，以实现辅气铜管的数控旋转功能避免与工件干涉。

　　可摆动的激光焊接头与可倾旋转工位台的配合使用，可以将所有TIGUAN滑道需要进行焊接的焊缝都转换到可以焊接的角度。

　　焊接夹具设计方面：

　　1. TIGUAN汽车座椅调节机构总共有多种型号产品，如果采用专用激光焊夹方式成本高、切换慢。因此在设计焊接夹具时，将侧板定位部分设计成不同模块，通过更换不同模块实现不同型号产品的快速切换;

　　2. 焊接夹具通过使用气动元件，配合PLC控制系统，实现零件自动夹紧、自动焊接;

　　3. 由于TIGUAN汽车座椅调节机构侧板成型比较复杂，零件精度较差，影响正常的产品激光焊接。为了***焊接质量，焊接夹具设计时通过加压纠正零件，补偿零件精度，使其达到激光焊接要求;

　　4. TIGUAN汽车座椅调节机构焊接时，仅垂直压紧侧板中间处，前后两端易翘起产生间隙，影响激光焊接质量。焊接夹具采用交替加压夹紧法消除侧板前后两端间隙，***焊接质量。

　　激光焊接工艺方面：

　　激光焊接典型应用为TIGUAN侧板焊接。

　　质量控制要点：(1)T型焊缝都是侧板*** 熔透;(2)贴角焊缝的熔深e≥1.6mm(最小板厚)。

　　T型焊缝焊接工艺上：

　　传统的焊接方式是采用***激光束和***激光束分别于侧板的两侧对侧板和滑轨构件的接合表面进行焊接。采取以上焊接方法主要具有以下缺陷：

　　***，为了使侧板与滑轨构件接合位置完全熔合，在侧板焊接时需要调试***激光束和***激光束相交于T型接口的接缝之上，调试难度比较大，容易出现未焊透的情况。

　　***，该焊接方法即使***激光束和***激光束分别于立板结构的两侧均形成均匀焊缝，但是由于两激光束角度调节的偏差，很可能出现未焊透的情况，但是该未焊透现象从两焊接件的外表是无法观测到的，只能通过破坏性试验(熔深检测或撕裂试验)判断焊接质量，增加车辆使用成本。

　　第三，要实现两束激光焊接，相应设备的控制系统比较复杂，且使用成本比较高。

　　第四，***激光束和***激光束分别从侧板的两侧入射，侧板两侧的区域均应无遮挡，这样大大限制了零件结构和焊接工装的布置，使得零件系列化和工装柔性化受到约束。

　　因此，如何提供一种激光焊接方法，通过该激光焊接方法成型的焊缝可快速判断其成型质量，且该焊接方法可降低对零件设计和工装设计的局限性，是我司研发中亟待解决的技术问题。

　　我司最终采用了单面焊方式焊透侧板，是结合了CO2激光发生器的激光光束直径较光纤激光器光束直径大，焊缝较宽的特点，并通过多次实验验证发现，当激光束与侧板成一定角度且激光束入射偏向侧板时，出现单面焊双面成型效果，单面焊能够***熔透侧板。从检测方式上说，可以通过观察焊缝背面的透出情况来目测判断侧板是否熔透，检测更加直观