激光塑料透射焊接夹具设计

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1、激光塑料透射焊接夹具设计摘要：夹具的夹紧力是影响激光透射焊接质量的要素之一，精确测得夹具的夹紧力对试验有重要的影响。所设计的施加夹紧力的夹具主要由机械和电子两部分组成，最大栽荷为195．902n(19．99kg)，精度可迭o．0196n(o．002kg)，压力值可由夹具显示屏显示出来，超载时，夹具会自动报警。关键词：激光；塑料焊接；运射焊接；夹具中圈分类号：tg156．99文献标识码：b用激光热源对塑料板件进行透射焊接时，需要专用夹具进行装夹，而夹具的夹紧力又是影响焊接质量的重要因素之一，精确测得夹具的夹紧力对试验的效果有重

2、要的影响。美国明尼苏达大学的vandeven设计了一种激光透射焊接的夹具，但是该夹具仅仅适用于t形焊接⋯。国内目前还没有用于激光透射焊接夹具的报道。因此，有必要设计一种专门用于激光透射焊接的夹具。收稿日期：2007—05—23：修回日期：2007—07—12在此笔者对所设计的施加夹紧力的夹具进行了介绍。1激光透射焊接原理激光透射焊接又名近红外透射焊接。其原理是红外激光束(波长一般在800—1060nm)通过反射镜、透镜或光纤组成的光路系统，将激光器所产生的能量聚焦在待焊接区域。2个待焊接件必须有1个对激光束是透明

3、的．即激光光束穿透它却没有能量的损失，另外1个是不透明的，又能吸收激光辐射的能量。激光束穿透2个待焊接部件中的透明焊接件，在两部件接cpuje载：为模拟cpu最大负载情况(即达到最大发热状况)．采取同时运行3种加速软件的方法对cpuje载。(1)superpi838万位计算，时间约为l1min；(2)运行cpuburnin，设置测试时间15min；(3)运行hotcputesterpro，设置线程数为1o。热阻测试结果见表3。袭3热阻测试试验结粜测试对象铜层厚度热阻r／mm／~c／~c，(℃·m~f，铜铝爆炸复合散热器具有更

4、高的性价比。5结论采用爆炸焊接工艺生产的铜铝复合散热片。兼具铜与铝的优点，工艺简单，适合大规模生产，生产成本远低于采用其它工艺生产的铜铝复合散热片。通过温度场模拟分析和试验测试，对铜铝复合散热片进行结构优化，选择合适的铜层厚度。降低了成本，减轻了自身质量，提高了性价比，使其在普通微机中普及应用成为可能，以产生可观的经济效益和社会效益。光透射焊接原理示意图料2夹具介绍夹具主要由机械和电子两部分组成。机械装置负责对焊接件的装夹，电子装置测量并显示夹具夹紧力的大小。机械装置包括：压板、轴承、底板、蜗轮蜗杆机构等。电子装置包括：称重

5、传感器、信号放大器、ad转换、ld显示及运行程序。夹具可以施加的最大压力195．902n(19．99kg)，当超过这一值时，夹具会自动报警。夹具长188mm、宽168mm、高110mm．其压板可以根据焊接材料的大小自行设计，安装在夹具上即可，如图2所示。：车控址压板夹紧玻璃连接件连接件支架夹紧力调整手轮图2夹具示意图3夹具机械部件透射焊接夹具原理示意图如图3所示。激光束紧固螺钉支架底板接件底板工作台图3透射焊接夹具原理示意图其主要是将图中压件的压力变成手动夹紧机构，其过程为：手动夹紧力调整手轮，带动内置的蜗轮蜗杆机构，通过连

6、接件将压件位置下调，从而实现夹紧作用。当蜗轮蜗杆机构将压件下拉时，内置的称重传感器会将压力值转换为电信号传输到电路中，经过电路的处理将压力值在压力显示屏上显示出来。4夹具电子部件(1)系统组成夹具的电子系统组成方框图如图4所示。从图中可以看到系统的基本工作流程和各单元电路所用到的核心器件．其中控制器采用xilinx公司可编程器件fpga为核心．基于ise软件平台，可以采用vhdl编程实现数据处理、led和lcd驱动等模块[。匡匦图4夹具电子部分方框图(2)称重传感器按照本设计的要求，施加载荷的范围是0—195．902n，误差

7、不大于±0．49n，既要考虑到夹具压板、连接件的质量，又要避免超重损坏传感器，所以传感器量程必须大于额定值(195．902n)。采用的是湖南宇航科技有限公司生产的ls一1型传感器，其量程为2940n，精度为±0．01％，满量程时误差±0．0196n，可以满足本系统的精度要求。其原理如图5所示图5称重传感器电桥原理图ls一1称重传感器是利用电阻应变原理构成。当外力膻接作用在贴有，：，3，r4片应变的弹性体上时，弹性体发生变形，电阻应变片的阻值发生变化，致使电桥失去平衡，在，输入额定桥压时，：，上就有与外力成正比的电压信号输出。

8、输出信号电压可由下式给出：e×(等++等+㈩(3)前端信号处理由于称重传感器输出的信号为毫伏级，比ad转换器的输入信号低23个数量级，故需设计一个上，惟一不便之处在于显示的数值是1)2kg为单位的。在处理试验数据时要将数值进行换算，得到压力值(以n为单位)。(6)led数码管显示由于lcd