一種超薄金屬雙極板多段夾持自適應(yīng)激光焊接夾具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超薄金屬雙極板多段夾持自適應(yīng)激光焊接夾具，包括上夾具體和下夾具體，所述的上夾具體為整體平面式夾具體，所述的下夾具體設(shè)有多個(gè)，位于上夾具體下方并與其對(duì)應(yīng)夾持在雙極板的兩邊，其中下夾具體由氣缸驅(qū)動(dòng)對(duì)雙極板進(jìn)行分段式夾持，使夾持力可控并均勻分布于焊接區(qū)域，保證焊接區(qū)域雙極板緊密貼合無(wú)間隙。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明避免了大尺寸平面夾具因夾緊力不均勻?qū)е聦?duì)工件夾持不緊的問(wèn)題，保證兩塊薄板件焊接區(qū)域緊密貼合，從而提高工件焊接效果和質(zhì)量，提升焊接效率。此外，可以更換式夾緊件，實(shí)現(xiàn)其他大面積復(fù)雜形貌表面的超薄板件搭接焊，應(yīng)用范圍廣泛。
【專利說(shuō)明】一種超薄金屬雙極板多段夾持自適應(yīng)激光焊接夾具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃料電池金屬雙極板連接【技術(shù)領(lǐng)域】的方法，具體是一種燃料電池超薄金屬雙極板激光焊接夾具。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池由于具有能量轉(zhuǎn)換效率高，有害氣體、噪音排放低，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是世界公認(rèn)的有廣泛應(yīng)用前景的新型發(fā)電技術(shù)。質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)除了一般燃料電池的優(yōu)點(diǎn)外，還具有工作溫度低、啟動(dòng)快、比功率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、適合于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品微型化等優(yōu)點(diǎn)，因而成為研究領(lǐng)域內(nèi)倍受關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003]雙極板作為質(zhì)子交換膜燃料電池中的重要功能組件，在燃料電池中起到收集電流、氣體分配以及水管理、熱管理的作用?，F(xiàn)有技術(shù)下，雙極板一般由石墨或金屬等材料制成。石墨雙極板具有導(dǎo)電率高，耐腐蝕，密度低等優(yōu)點(diǎn)，但是石墨脆性較大、機(jī)械加工性能較差，難以大批量生產(chǎn)，成本偏高。通過(guò)金屬超薄板沖壓成形工藝成形的金屬極板具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和加工性能，從而大大降低雙極板的體積和重量。此外，其加工成本低廉，易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，使金屬雙極板成為燃料電池雙極板開(kāi)發(fā)的發(fā)展方向。
[0004]金屬雙極板的制造流程一般是先用金屬薄板(厚度小于0.2mm)分別制成陽(yáng)極和陰極流場(chǎng)板，然后將二者連接在一起，兩板中間形成冷卻液流道。目前，雙極板連接的方法一般有粘接、電阻焊接、激光搭接焊等。相比于其他連接工藝，激光焊接具有焊縫小、質(zhì)量高、密封性好、效率高、工藝成本低、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，是批量生產(chǎn)雙極板過(guò)程中最具潛力的工藝。
[0005]激光搭接焊主要是通過(guò)激光束照射在金屬薄板表面，將上層薄板材料熔化，熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)傳遞到下層材料，使之熔化后形成熔池，凝固形成焊縫，在此過(guò)程中需要保證上下雙層極板的焊接區(qū)域無(wú)間隙緊密貼合，以保證熱量的正常傳輸，如果出現(xiàn)間隙產(chǎn)生空氣層阻隔，則容易造成虛焊問(wèn)題，因此對(duì)雙極板間良好的定位裝夾十分關(guān)鍵。
[0006]由于金屬雙極板主要區(qū)域?yàn)榱鲌?chǎng)區(qū)，可供連接的焊接區(qū)域?qū)挾容^窄(一般w在3?5mm)，因此可供夾具夾持空間很小，同時(shí)雙極板連接區(qū)域分布在極板外周圈，焊接路徑較長(zhǎng)，需要夾持距離較長(zhǎng)；另外金屬雙極板為超薄板，剛度較差，裝夾不當(dāng)容易引起薄板大變形，影響雙極板工作性能；因此，金屬雙極板焊接過(guò)程中的裝夾需要滿足夾持精準(zhǔn)、焊接區(qū)域極板間無(wú)縫隙、極板保持在同一平面、夾緊力適中等要求。
[0007]目前，對(duì)于類似金屬雙極板的薄板零件，激光焊接夾具主要采用整體裝夾的方式或者隨動(dòng)機(jī)構(gòu)局部依次夾緊的方式。
[0008]經(jīng)文獻(xiàn)檢索，中國(guó)專利號(hào):CN202374581U，名稱為PCB薄板引導(dǎo)夾具板。該發(fā)明提出了一種PCB薄板引導(dǎo)夾具板，引導(dǎo)板一側(cè)固定安裝有多個(gè)彈性鋼片，并在鋼片上裝置滾輪，以多個(gè)滾輪將薄板壓緊在底板上，將對(duì)PCB薄板的夾持方式由面夾持改為多段多點(diǎn)夾持，彌補(bǔ)了剛性?shī)A具體柔性不足的缺點(diǎn)，但該發(fā)明主要應(yīng)用于印刷電路用的PCB板，燃料電池雙極板相比于PCB薄板更薄，剛性較差，在兩個(gè)滾輪中間的空白段，金屬雙極板無(wú)法保證板間無(wú)間隙貼合，反而容易因?yàn)閮蓚?cè)夾持導(dǎo)致中間鼓起變形。
[0009]又經(jīng)文獻(xiàn)搜索，中國(guó)專利號(hào):CN202726323U，名稱為一種薄板激光焊接工作臺(tái)，該發(fā)明提出一種適用于寬幅薄板的激光焊接的工作臺(tái)，通過(guò)兩面對(duì)稱夾持，利用彈簧壓片和底座夾緊薄板，同時(shí)對(duì)薄板采用分段依次固定的思路進(jìn)行夾緊。該發(fā)明解決了薄板拼接焊在長(zhǎng)距離焊接定位中薄板易變形對(duì)不準(zhǔn)的問(wèn)題。但該工作臺(tái)主要應(yīng)用于單層薄板拼接焊，通過(guò)夾具與薄板大面積接觸夾緊以保證薄板焊接路徑附近區(qū)域的平面度，而雙極板的焊接區(qū)域很窄(w ( 4_)，大部分面積是具有凸起結(jié)構(gòu)的流場(chǎng)區(qū)，可供夾持的面積很小，因此這種夾具不適用于雙極板激光焊接夾持。
[0010]此外，另一類采用間隙控制或局部依次夾緊的方式，來(lái)提高焊接質(zhì)量。經(jīng)文獻(xiàn)搜索，美國(guó)專利號(hào):US20090314750，名為間隙控制裝置和激光搭焊方法(Gap control deviceand laser lap welding method),該發(fā)明提出一種間隙控制裝置,包括激光引導(dǎo)、間隙保持器和加壓部，激光引導(dǎo)將激光束引導(dǎo)至聚焦位置，而間隙保持器將所需搭接焊材料連續(xù)輸送至激光束聚焦位置并保持材料間有適當(dāng)?shù)拈g隙，加壓器則在激光搭接焊結(jié)束后對(duì)板料進(jìn)行加壓，該發(fā)明可以有效提升焊接焊縫質(zhì)量，減少氣孔和毛刺的產(chǎn)生，并可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作，但金屬雙極板由于具有復(fù)雜表面結(jié)構(gòu)，焊接后的雙極板平整度要求較高，無(wú)法進(jìn)行卷曲連續(xù)焊接，因此該方法也難以滿足要求。
[0011]又經(jīng)文件檢索，中國(guó)專利號(hào):CN102699533，名稱為燃料電池超薄金屬雙極板自適應(yīng)激光焊接夾具。該發(fā)明提出了一種燃料電池超薄金屬雙極板激光焊接中使用的隨動(dòng)式自適應(yīng)夾具，在激光焊接頭上安裝磁性上夾具體，上夾具體可自由上下運(yùn)動(dòng)，下夾具體固定，并在夾具體內(nèi)放置電磁鐵，通電后吸引上夾具體向下運(yùn)動(dòng)壓緊金屬雙極板，上夾具體跟隨激光焊接頭沿焊接路徑運(yùn)動(dòng)，夾緊力施加在焊接的局部區(qū)域，可以保證處處夾緊，達(dá)到良好的焊接效果，但該發(fā)明取消了傳統(tǒng)意義上的上下夾具同時(shí)大面積夾緊雙極板的方式，而以上夾具體小面積夾持對(duì)應(yīng)下夾具體的大面積夾持，這樣不利于焊接過(guò)程中控制雙極板的整體變形，同時(shí)由于焊接區(qū)域較窄，隨動(dòng)的上夾具體機(jī)構(gòu)包含滾珠、滾珠槽等結(jié)構(gòu)，制造精度高、難度大，相應(yīng)提升了連接工藝成本。
[0012]除了激光焊接工藝外，利用摩擦攪拌焊接工藝進(jìn)行金屬雙極板連接的研究中，也同樣應(yīng)用到依次局部夾緊的工作方式，中國(guó)專利號(hào):CN101342635B，名稱為焊接燃料電池的金屬分隔板的上部板和下部板的設(shè)備。該發(fā)明提供了一種用于焊接燃料電池的金屬分隔板的上部板和下部板的設(shè)備，包括設(shè)置在設(shè)備主體下面的支撐單元，用于對(duì)金屬雙極板的定位與支撐，面對(duì)支撐單元設(shè)置有摩擦攪拌單元，在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)擠壓在上部板上用摩擦攪拌焊接法焊接上部板和下部板，同時(shí)該設(shè)備設(shè)置了溫度控制單元用以實(shí)時(shí)測(cè)量上下極板的溫度，并作出反饋，控制摩擦攪拌單元的轉(zhuǎn)速。該設(shè)備可以有效連接金屬雙極板，同時(shí)減小雙極板焊接后的熱變形。但該設(shè)備對(duì)于金屬雙極板的焊接部分要求必須有凹口結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)尺寸需滿足特定條件，導(dǎo)致應(yīng)用范圍較窄，不適用于連接區(qū)域要求為平面結(jié)構(gòu)的薄板。
[0013]根據(jù)金屬雙極板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作特性要求，在激光焊接中裝夾需要滿足夾持位置準(zhǔn)確、夾持后極板間無(wú)間隙、極板保持在同一平面、夾持力大小適中等條件，因此焊接夾具需要滿足夾持連續(xù)、均勻以及夾持力可控的要求。目前整體式夾具長(zhǎng)距離、面接觸夾持方式最主要的問(wèn)題是過(guò)定位、難以消除長(zhǎng)距離焊縫夾持中加工誤差導(dǎo)致的間隙；而局部焊接夾持只能保證局部區(qū)域的夾持效果，對(duì)雙極板整體缺少面對(duì)面連續(xù)夾持，雖然避免了局部虛焊或焊接畸變問(wèn)題，但對(duì)整體變形控制缺失。因此需要解決雙極板焊接裝夾中大面積裝夾到位和局部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)柔性裝夾的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)方便、精確度高、夾緊效果好的超薄金屬雙極板多段夾持自適應(yīng)激光焊接夾具。
[0015]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種超薄金屬雙極板多段夾持自適應(yīng)激光焊接夾具，其特征在于，包括上夾具體和下夾具體，所述的上夾具體為整體平面式夾具體，所述的下夾具體設(shè)有多個(gè)，位于上夾具體下方并與其對(duì)應(yīng)夾持在雙極板的兩邊，其中下夾具體由氣缸驅(qū)動(dòng)對(duì)雙極板進(jìn)行分段式夾持，使夾持力可控并均勻分布于焊接區(qū)域，保證焊接區(qū)域雙極板緊密貼合無(wú)間隙。
[0016]所述的上夾具體的夾持面設(shè)有與焊接路徑對(duì)應(yīng)的凸起支撐結(jié)構(gòu)，限制水平面內(nèi)自由度和垂直方向自由度。
[0017]所述的下夾具體包括夾緊件、氣缸、定位支承座和底座，定位支承座通過(guò)螺栓和定位銷精確定位并裝配在底座上，氣缸固定在底座上，氣缸上方連接夾緊件，夾緊件上有與焊接路徑對(duì)應(yīng)的凸起支撐結(jié)構(gòu)，多段夾緊件的凸起支撐結(jié)構(gòu)組合對(duì)應(yīng)工件的完整焊接路徑。
[0018]所述的夾緊件為可跟換式夾緊件，夾緊件底部設(shè)有梯形槽，所述的氣缸頂部設(shè)有與所述梯形槽匹配的梯形凸起，夾緊件與氣缸通過(guò)梯形槽和梯形凸起嵌套連接方式安裝和固定；所述的夾緊件頂部為雙邊凸起結(jié)構(gòu)，對(duì)雙極板激光焊接區(qū)域的雙邊進(jìn)行夾持。
[0019]所述的梯形槽內(nèi)裝有壓力傳感器原件，實(shí)時(shí)傳輸反應(yīng)壓力大小的信號(hào)。
[0020]所述的氣缸通過(guò)螺釘或者磁性底座固定在底座上。
[0021]所述的定位支承座固定在底座上，雙極板裝配在定位支承座上，進(jìn)行初定位，上夾具體設(shè)置在雙極板上方，并通過(guò)其兩側(cè)設(shè)置的定位銷對(duì)雙極板的水平自由度進(jìn)行限制，所述的下夾具體由氣缸帶動(dòng)向上頂起雙極板，配合上夾具體限制雙極板垂直方向自由度。
[0022]所述的氣缸連接氣源，氣源通過(guò)輸氣管將壓縮空氣傳輸至氣缸，作為氣缸的動(dòng)力源，氣源可以控制輸出氣壓大小，從而定量控制夾具夾緊力。
[0023]所述的下夾具體設(shè)有至少2個(gè)，多個(gè)下夾具體分段夾持雙極板時(shí)相互之間保持一定的安裝配合間隙d，0〈d ( 0.05mm,以免引起夾緊件相互之間干涉。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)在于:將對(duì)工件實(shí)施主動(dòng)夾緊力的來(lái)源從上部改到下部，去除上夾具體上部的主動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，為激光照入和激光頭工作走位提供更大的工作空間；將下夾具體由傳統(tǒng)整體大面積剛性?shī)A持改為分段夾持，解決了剛性?shī)A具體由于受力不均導(dǎo)致一端翹起的問(wèn)題，改善了對(duì)薄板工件的夾緊效果；采用氣壓傳動(dòng)提供夾緊動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)對(duì)夾緊力的定量控制，有利于保證整體夾緊力均勻一致；在夾緊件與氣缸間加入壓力傳感器，對(duì)壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制；夾緊件與氣缸之間采用嵌套式連接，有利于快速更換和調(diào)整夾緊件，提高裝夾效率。
[0025]整套夾具通過(guò)下夾具體定位底座實(shí)現(xiàn)雙極板的初步定位，通過(guò)氣缸帶動(dòng)下夾具體上頂，配合上夾具體實(shí)現(xiàn)對(duì)雙極板的自適應(yīng)定力夾緊，通過(guò)分段夾持方法實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料電池金屬極板焊接區(qū)域的均勻、定力夾緊和夾持夾平，避免了大尺寸平面夾具因夾緊力不均勻?qū)е聦?duì)工件夾持不緊的問(wèn)題，保證兩塊薄板件焊接區(qū)域緊密貼合，從而提高工件焊接效果和質(zhì)量，提升焊接效率。此外，可以更換式夾緊件，實(shí)現(xiàn)其他大面積復(fù)雜形貌表面的超薄板件搭接焊，應(yīng)用范圍廣泛。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為夾具整體示意圖；
[0027]圖2為實(shí)施例1夾具體夾持工件局部示意圖；
[0028]圖3為實(shí)施例1氣缸在下夾具底座上分布示意圖；
[0029]圖4為圖3中A-A剖面圖；
[0030]圖5為實(shí)施例1氣缸底座與夾具底座連接示意圖；
[0031]圖6為實(shí)施例2氣缸底座與夾具底座連接方式示意圖。
[0032]圖中標(biāo)識(shí):氣源I，上夾具體2，定位銷3，夾緊件4，梯形凸起5，氣缸6，上極板7，下極板8，定位支承座9，底座10，螺栓11，螺孔12，焊接路徑al3，焊接路徑bl4，連接螺釘15，定位孔17。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的裝置和實(shí)施過(guò)程做進(jìn)一步描述:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0034]實(shí)施例1
[0035]如圖1-4所示，一種超薄金屬雙極板多段夾持自適應(yīng)激光焊接夾具，利用多個(gè)氣缸定力驅(qū)動(dòng)夾持件對(duì)雙極板進(jìn)行分段式夾持，使夾持力可控并均勻分布于焊接區(qū)域，保證焊接區(qū)域雙極板緊密貼合無(wú)間隙。
[0036]所述的夾具包括上下相對(duì)設(shè)置的上夾具體和下夾具體，上夾具體2為整體平面式夾具體，夾持面有與焊接路徑對(duì)應(yīng)的凸起支撐結(jié)構(gòu)，限制水平面內(nèi)自由度和垂直方向自由度，上夾具體2以上為激光頭工作區(qū)域，上夾具體通過(guò)定位銷3穿過(guò)定位孔17定位。下夾具體包括夾緊件4、梯形凸起5、氣缸6、定位支承座9、底座10，夾緊件4上有梯形槽與氣缸6頂端固定的梯形凸起5構(gòu)成嵌套結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，在梯形凸起5與梯形槽之間置入壓力傳感器。氣缸5如圖3所示，按照焊接路徑al3，焊接路徑bl4的具體情況均勻分布在路徑上。氣源I為氣缸提供壓縮氣體在氣缸內(nèi)產(chǎn)生壓力；上極板7和下極板8貼合組成雙極板，雙極板設(shè)置在定位支承座9上，上夾具體2位于雙極板上方，其兩端通過(guò)定位銷3進(jìn)行水平面內(nèi)的定位，通過(guò)定位支承座9限制垂直方向上的自由度，實(shí)現(xiàn)初定位；上夾具體2通過(guò)定位銷3進(jìn)行定位，限制極板垂直方向上的自由度。氣缸在下夾具底座10上的固定方式如圖4所示，利用螺釘15進(jìn)行固定，螺孔12按照?qǐng)D3所示的焊接路徑及氣缸分布圖進(jìn)行設(shè)計(jì)和鉆孔。
[0037]所述上夾具體2下表面有凸起結(jié)構(gòu)，與雙極板焊接路徑吻合，夾具體材料為耐高溫金屬材料，夾持表面有精準(zhǔn)平面度和較小粗糙度；
[0038]所述的夾緊件4為雙凸起溝槽結(jié)構(gòu)，如圖2中所示，夾緊件為可跟換式夾緊件，夾緊件底部設(shè)有梯形槽，所述的氣缸頂部設(shè)有與所述梯形槽匹配的梯形凸起5，夾緊件4與氣缸6通過(guò)梯形槽和梯形凸起嵌套連接方式安裝和固定；所述的夾緊件頂部為雙邊凸起結(jié)構(gòu)，對(duì)雙極板激光焊接區(qū)域的雙邊進(jìn)行夾持，材料為耐高溫金屬材料，夾持面有精準(zhǔn)的平面度和較小的粗糙度；
[0039]所述的氣缸5為雙向工作氣缸，安裝時(shí)保證較好的垂直度；
[0040]所述的定位銷3表面光潔，不對(duì)極板定位孔周邊產(chǎn)生刮擦和擠壓；
[0041]所述的多個(gè)夾緊件和氣缸按照實(shí)際情況設(shè)置，適當(dāng)決定數(shù)量，不限于示意圖中所示的數(shù)量；設(shè)備設(shè)置有氣源，產(chǎn)生作為動(dòng)力的壓縮空氣，壓縮空氣通過(guò)氣管傳輸至氣缸，氣源可以控制輸出氣壓大小，從而定量控制夾具夾緊力。分段夾持的夾緊件在安裝時(shí)相互之間保持一定的安裝配合間隙d(0〈d ( 0.05mm)，以免引起夾緊件相互之間干涉。
[0042]本實(shí)施例的工作過(guò)程是:首先根據(jù)需要焊接的極板焊接路徑選取加工適當(dāng)?shù)膴A緊件，安裝在氣缸頂端，然后將兩塊極板通過(guò)定位銷安裝到定位支承座上，定位支承座提供初定位，再將上夾具體通過(guò)定位銷裝到極板上方，裝夾完畢后啟動(dòng)氣源，氣缸工作推動(dòng)夾緊件上升與上夾具體共同作用將雙極板夾緊，使雙極板焊接路徑區(qū)域緊密貼合無(wú)縫隙，進(jìn)而進(jìn)行焊接工作，焊接完成后氣缸帶動(dòng)夾緊件快速落下，抬起上夾具體后取出雙極板即可。
[0043]本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是:對(duì)工件的夾緊力通過(guò)氣壓源進(jìn)行定量控制，并通過(guò)壓力傳感器進(jìn)行檢測(cè)，保證對(duì)焊接區(qū)域的均勻夾緊；對(duì)夾緊力可以實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，對(duì)照焊接效果可進(jìn)行焊接參數(shù)定量研究，有利于更快的得到最優(yōu)化參數(shù)；上夾具體仍保持平面一體式夾具體，裝入方便，下夾具夾緊件由雙向工作氣缸帶動(dòng)，快速進(jìn)夾與復(fù)位，可以大大提高裝夾效率；上夾具體上方無(wú)復(fù)雜定位和夾緊機(jī)構(gòu)，為激光器工作讓出空間，極大的提升了激光頭走位和工作范圍；夾緊件為細(xì)窄結(jié)構(gòu)，適用于表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊接區(qū)域面積小的薄板工件；
[0044]實(shí)施例2
[0045]如圖1_3、5所示，本實(shí)例包括:氣源1，上夾具體2，定位銷3，下夾具體夾緊件4，梯形凸起5，氣缸6，上極板7，下極板8，定位支承座9，下夾具體底座10，磁鋼片16。
[0046]所述的夾具包括上下相對(duì)設(shè)置的上夾具體和下夾具體，上夾具體包括上夾具體2，上夾具體以上為激光頭工作區(qū)域，上夾具體通過(guò)定位銷3定位。下夾具體包括夾緊件4、氣缸5、定位支承座9、底座10，夾緊件4上有梯形槽與氣缸6頂端固定的梯形凸起結(jié)構(gòu)5構(gòu)成嵌套結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，在梯形凸起5與槽之間置入壓力傳感器。氣源I為氣缸提供壓縮氣體在氣缸內(nèi)產(chǎn)生壓力；上下極板都通過(guò)定位銷3進(jìn)行水平面內(nèi)的定位，通過(guò)定位支承座9限制垂直方向上的自由度，實(shí)現(xiàn)初定位；上夾具體2通過(guò)定位銷3進(jìn)行定位，限制極板垂直方向上的自由度。氣缸在下夾具底座上的固定方式如圖5所示，氣缸底部裝有磁鋼片16，可以使氣缸直接放置在底座上進(jìn)行定位。
[0047]所述上夾具體下2表面有凸起結(jié)構(gòu)，與極板焊接路徑吻合，夾具體材料為耐高溫金屬材料，夾持表面有精準(zhǔn)平面度和較小粗糙度；
[0048]所述的夾緊件4復(fù)雜焊道夾持槽結(jié)構(gòu)，如圖2中所示，材料為耐高溫金屬材料，夾持面有精準(zhǔn)的平面度和較小的粗糙度；
[0049]所述的氣缸6為雙向工作氣缸，安裝時(shí)保證較好的垂直度；
[0050]所述的定位銷3表面光潔，不對(duì)極板定位孔周邊產(chǎn)生刮擦和擠壓；
[0051]所述的下夾具體底座10為磁性材料，磁鋼16可以吸附在上面。
[0052]本實(shí)施例的工作過(guò)程是:對(duì)于小范圍區(qū)域的焊接，根據(jù)焊接路徑設(shè)計(jì)夾緊件，將氣缸快速放置到目標(biāo)區(qū)域，氣缸底部的磁鋼吸附在底座上，在氣缸上方安裝夾緊件，然后將兩塊極板通過(guò)定位銷安裝到定位支承座上，定位支承座提供初定位，再將上夾具體通過(guò)定位銷裝到極板上方，裝夾完畢后啟動(dòng)氣源，氣缸工作推動(dòng)夾緊件上升與上夾具體共同作用將雙極板夾緊，使雙極板焊接路徑區(qū)域緊密貼合無(wú)縫隙，進(jìn)而進(jìn)行焊接工作，焊接完成后氣缸帶動(dòng)夾緊件快速落下，抬起上夾具體后取出雙極板即可。
[0053]本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是:對(duì)于只需要焊接小范圍區(qū)域或者提供非標(biāo)準(zhǔn)焊接區(qū)域的情況下，采用磁性吸附式推動(dòng)氣缸可以快速進(jìn)行任意位置定位和裝夾，靈活處理隨機(jī)產(chǎn)生的焊接裝夾需求，使整套夾具適用性更強(qiáng)。
【權(quán)利要求】
1.一種超薄金屬雙極板多段夾持自適應(yīng)激光焊接夾具，其特征在于，包括上夾具體和下夾具體，所述的上夾具體為整體平面式夾具體，所述的下夾具體設(shè)有多個(gè)，位于上夾具體下方并與其對(duì)應(yīng)夾持在雙極板的兩邊，其中下夾具體由氣缸驅(qū)動(dòng)對(duì)雙極板進(jìn)行分段式夾持，使夾持力可控并均勻分布于焊接區(qū)域，保證焊接區(qū)域雙極板緊密貼合無(wú)間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超薄金屬雙極板多段夾持自適應(yīng)激光焊接夾具，其特征在于，所述的上夾具體的夾持面設(shè)有與焊接路徑對(duì)應(yīng)的凸起支撐結(jié)構(gòu)，限制水平面內(nèi)自由度和垂直方向自由度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超薄金屬雙極板多段夾持自適應(yīng)激光焊接夾具，其特征在于，所述的下夾具體包括夾緊件、氣缸、定位支承座和底座，定位支承座通過(guò)螺栓和定位銷精確定位并裝配在底座上，氣缸固定在底座上，氣缸上方連接夾緊件，夾緊件上有與焊接路徑對(duì)應(yīng)的凸起支撐結(jié)構(gòu)，多段夾緊件的凸起支撐結(jié)構(gòu)組合對(duì)應(yīng)工件的完整焊接路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超薄金屬雙極板多段夾持自適應(yīng)激光焊接夾具，其特征在于，所述的夾緊件為可跟換式夾緊件，夾緊件底部設(shè)有梯形槽，所述的氣缸頂部設(shè)有與所述梯形槽匹配的梯形凸起，夾緊件與氣缸通過(guò)梯形槽和梯形凸起嵌套連接方式安裝和固定；所述的夾緊件頂部為雙邊凸起結(jié)構(gòu)，對(duì)雙極板激光焊接區(qū)域的雙邊進(jìn)行夾持。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超薄金屬雙極板多段夾持自適應(yīng)激光焊接夾具，其特征在于，所述的梯形槽內(nèi)裝有壓力傳感器原件，實(shí)時(shí)傳輸反應(yīng)壓力大小的信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超薄金屬雙極板多段夾持自適應(yīng)激光焊接夾具，其特征在于，所述的氣缸通過(guò)螺釘或者磁性底座固定在底座上。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超薄金屬雙極板多段夾持自適應(yīng)激光焊接夾具，其特征在于，所述的定位支承座固定在底座上，雙極板裝配在定位支承座上，進(jìn)行初定位，上夾具體設(shè)置在雙極板上方，并通過(guò)其兩側(cè)設(shè)置的定位銷對(duì)雙極板的水平自由度進(jìn)行限制，所述的下夾具體由氣缸帶動(dòng)向上頂起雙極板，配合上夾具體限制雙極板垂直方向自由度。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超薄金屬雙極板多段夾持自適應(yīng)激光焊接夾具，其特征在于，所述的氣缸連接氣源，氣源通過(guò)輸氣管將壓縮空氣傳輸至氣缸，作為氣缸的動(dòng)力源，氣源可以控制輸出氣壓大小，從而定量控制夾具夾緊力。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種超薄金屬雙極板多段夾持自適應(yīng)激光焊接夾具，其特征在于，所述的下夾具體設(shè)有至少2個(gè)，多個(gè)下夾具體分段夾持雙極板時(shí)相互之間保持一定的安裝配合間隙d，0〈d ( 0.05mm,以免引起夾緊件相互之間干涉。
【文檔編號(hào)】B23K26/70GK103878524SQ201410122678
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】來(lái)新民, 杜祥永, 彭林法, 易培云 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)