双面焊接式电子束焊装置及加工设备的制作方法

1.本发明涉及焊接加工技术领域，尤其是指一种双面焊接式电子束焊装置及加工设备。


背景技术：

2.电子束焊接因具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天、原子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业。电子束焊接的基本原理是电子枪中的阴极由于直接或间接加热而发射电子，该电子在高压静电场的加速下再通过电磁场的聚焦就可以形成能量密度极高的电子束，用此电子束去轰击工件，巨大的动能转化为热能，使焊接处工件熔化，形成熔池，从而实现对工件的焊接。
3.现有的真空电子束焊装置将多个金属工件焊接在一起时，一般在焊接平台的上方或下方设置焊接机构，通过焊接机构发射电子束使各层的金属工件焊接在一起，但采用此方式焊接的金属焊接热影响区上宽下窄，形似倒三角，焊后抗拉拔能力不够，容易裂开。而为了保证焊接质量，金属工件的正面焊接完成后，需将金属工件翻转对其背面进行焊接，这样经过正面背面两次焊接的焊接热影响区，近似方形，抗拉拔能力大大增强，极大提高焊接质量，提升了产品的成品率，但金属工件在翻转过程中，需对焊接机构进行停机处理，即意味着再次启动焊接机构时需再次抽真空，耗时耗能，加工效率低下。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种双面焊接式电子束焊装置及加工设备，采用上焊接机构和下焊接机构分别对工件的正面和背面进行焊接，大大提高了工件的焊接质量，且相对于现有技术，也减少了翻转被焊接工件和二次焊接时对焊接机构抽真空的步骤，大大提高了加工效率。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：双面焊接式电子束焊装置，包括：焊接平台，用于承载工件；上焊接机构，位于所述焊接平台的上方，且用于发射电子束对工件的上方进行焊接；以及下焊接机构，位于所述焊接平台的下方，且用于发射电子束对工件的下方进行焊接。
6.优选的，所述上焊接机构的数量为至少一个；所述下焊接机构的数量为至少一个，所述上焊接机构的水平方向与下焊接机构的水平方向之间设有间隔。
7.优选的，所述下焊接机构的机身与铅垂线或竖直方向之间设有夹角，该夹角为锐角。
8.优选的，还包括壳体，该壳体开设有用于容置所述焊接平台的容置腔、用于供工件进入容置腔的进料口以及用于供工件移出容置腔的出料口；所述上焊接机构设于壳体的上
方，所述下焊接机构设于壳体的下方。
9.优选的，所述焊接平台设有位于容置腔内且用于限制工件上方和下方位置的限位组件，该限位组件包括呈上下设置的第一限位件与第二限位件、以及用于固定安装第一限位件和第二限位件的安装座，所述第一限位件与第二限位件之间设有用于供工件通过的工件通道。
10.优选的，所述限位组件设于焊接平台的上方，所述焊接平台开设有用于供下焊接机构发射的电子束通过的第一束流通道。
11.优选的，所述焊接平台的下方设有用于防止上焊接机构漏束且设于容置腔内的下防漏束板，该下防漏束板开设有用于供下焊接机构的电子束通过的第二束流通道；和/或，所述焊接平台的上方设有用于防止下焊接机构漏束且设于容置腔内的上防漏束板，该上防漏束板开设有用于供上焊接机构的电子束通过的第三束流通道。
12.优选的，所述下防漏束板设有第一冷却组件；和/或，所述上防漏束板设有第二冷却组件。
13.优选的，所述上焊接机构设有第一滑动机构，该第一滑动机构包括用于使上焊接机构与壳体滑动连接的第一滑动组件以及用于驱动第一滑动组件在水平方向来回滑动的第一动力源；和/或，所述下焊接机构设有第二滑动机构，该第二滑动机构包括用于使下焊接机构与壳体滑动连接的第二滑动组件以及用于驱动第二滑动组件在水平方向来回滑动的第二动力源。
14.同时，本发明还提供一种加工设备，包括如上述所述的双面焊接式电子束焊装置。
15.本发明的有益效果在于：本发明提供了一种双面焊接式电子束焊装置，采用上焊接机构对工件的正面进行焊接，以及采用下焊接机构对工件的背面进行焊接，这样使正面背面两次焊接后的焊接热影响区，近似方形，抗拉拔能力大大增强，极大提高焊接质量，提升了产品的成品率，且相对于现有技术减少了翻转被焊接工件和二次焊接时对焊接机构抽真空的步骤，减少了加工所需时间，降低耗能，大大提高了加工效率。
附图说明
16.图1为本发明实施例一的立体结构示意图。
17.图2为本发明实施例一的纵截面结构示意图。
18.图3为图2中b部分的局部放大结构示意图。
19.图4为图2中c部分的局部放大结构示意图。
20.图5为本发明实施例一隐藏壳体的立体结构示意图。
21.图6为图5中d部分的局部放大结构示意图。
22.图7为本发明实施例一中壳体的立体结构示意图。
23.图8为本发明实施例一中第一滑动机构的立体结构示意图。
24.图9为本发明实施例二的纵截面结构示意图（水冷方式）。
25.图10为本发明实施例二的纵截面结构示意图（风冷方式）。
26.附图标记说明：100
‑
焊接平台、110
‑
限位组件、111
‑
第一限位件、112
‑
第二限位件、113
‑
安装座、
114
‑
工件通道、120
‑
第一束流通道、130
‑
下防漏束板、140
‑
第二束流通道、150
‑
上防漏束板、160
‑
第三束流通道、170
‑
第一冷却组件、180
‑
第二冷却组件；200
‑
上焊接机构；300
‑
下焊接机构；400
‑
壳体、410
‑
容置腔、420
‑
进料口、430
‑
出料口、440
‑
上壳、450
‑
中壳460
‑
下壳、470
‑
滑槽；500
‑
第一滑动组件、510
‑
第一动力源、520
‑
滑动平台、530
‑
固定平台、540
‑
滑轨、550
‑
滑块、560
‑
传动轴套、570
‑
连接座；600
‑
第二滑动组件、610
‑
第二动力源；700
‑
工件；800
‑
电子束。
具体实施方式
27.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
28.如图1至图8所示为本发明双面焊接式电子束焊装置的实施例一，包括焊接平台100、上焊接机构200以及下焊接机构300；焊接平台100用于承载工件800；上焊接机构200位于所述焊接平台100的上方，且用于发射电子束900对工件800的上方进行焊接；下焊接机构300位于所述焊接平台100的下方，且用于发射电子束900对工件800的下方进行焊接。
29.具体的，所述上焊接机构200和下焊接机构300均为电子枪，此电子枪可从市面上直接采购获得，对于本领域技术人员而言属于公知技术，因此在此不作进一步赘述。
30.在实际应用中，工件800通过输送装置、机械手或人工放置在焊接平台100上，再采用上焊接机构200对工件800的正面进行焊接，以及采用下焊接机构300对工件800的背面进行焊接，这样使正面背面两次焊接后的焊接热影响区，近似方形，抗拉拔能力大大增强，极大提高焊接质量，提升了产品的成品率，且相对于现有技术减少了翻转被焊接工件800和二次焊接时对焊接机构抽真空的步骤，减少了加工所需时间，降低耗能，大大提高了加工效率。
31.本实施例中，所述上焊接机构200的数量为至少一个；所述下焊接机构300的数量为至少一个。
32.具体的，当上焊接机构200的数量为一个时，此时上焊接机构200与下焊接机构300配合使用实现如上述提升工件800焊接质量及成品率的效果，当上焊接机构200的数量为至少两个时，而该至少两个上焊接机构200水平阵列布置在焊接平台100的上方，在实际应用中，如需对长条状的金属工件800进行焊接时，此时至少两个上焊接机构200能够同时对金属工件800正面的至少两处（至少两处的数量与上焊接机构200的数量对应），更进一步的提高金属工件800的焊接效率。
33.具体的，当下焊接机构300的数量为一个时，此时上焊接机构200与下焊接机构300配合使用实现如上述提升工件800焊接质量及成品率的效果，当下焊接机构300的数量为至少两个时，而该至少两个下焊接机构300水平阵列布置在焊接平台100的下方，在实际应用中，如需对长条状的金属工件800进行焊接时，此时至少两个下焊接机构300能够同时对金
属工件800背面的至少两处（至少两处的数量与下焊接机构300的数量对应）进行焊接加工，更进一步的提高金属工件800的焊接效率。
34.进一步的，所述上焊接机构200的水平方向与下焊接机构300的水平方向之间设有间隔，即当上焊接机构200对金属工件800上的a处（此a处为金属工件800上的任意一处）正面焊接完成后，金属工件800需经过输送一定距离后，再通过下焊接机构300对金属工件800的a处背面进行焊接，以保证金属工件800的a处正面和背面的焊接质量，当然也可先通过下焊接机构300焊接金属工件800a处的背面后，再通过上焊接机构200焊接金属工件800a处的正面，同样可实现上述效果。
35.本实施例中，所述下焊接机构300的机身与铅垂线或竖直方向之间设有夹角，这样使下焊接机构发射的电子束线的发射口与工件上杂物（如焊渣、焊接飞溅等小颗粒等）因重力作用下的向下运动路线错开，大大减少了杂物进入下焊接机构300，进而保证了下焊接机构300的使用稳定性。
36.进一步的，所述夹角为锐角，该夹角的角度为2至30度，这样既保证了下焊接机构300安装稳固性，也避免因夹角的角度过大而导致下焊接机构300发射的电子束线距离长，电子束焊装置的内部零件安装空间受限的现象，以及避免因夹角的角度过小而导致杂物容易进入下焊接机构300，对下焊接机构300造成影响的现象；而优选的，所述夹角的角度为3度，这样既保证了下焊接机构300的安装稳固性，也能够起到减少杂物进入下焊接机构300的作用。
37.进一步的，当下焊接机构300的数量为至少两个时，此时两个下焊接机构300为一组设置，每一组中的其中一个下焊接机构300向左倾斜，另一个下焊接机构300向右倾斜，这样若工件800的加工方向与下焊接机构300的倾斜方向位于同一竖直面上时，能够保证工件800两侧的焊缝金属热融化区的一致性，从而保证焊缝的质量。
38.本实施例中，还包括壳体400，该壳体400开设有用于容置所述焊接平台100的容置腔410、用于供工件800进入容置腔410的进料口420以及用于供工件800移出容置腔410的出料口430；所述上焊接机构200设于壳体400的上方，所述下焊接机构300设于壳体400的下方。
39.具体的，所述壳体400包括围合形成所述容置腔410的上壳440、中壳450以及下壳460，其中中壳450的上下两端分别与上壳440和下壳460可拆卸连接，所述进料口420和出料口430分别开设于中壳450的两侧，这样以便于电子束焊装置内部零部件的组装、更换及维修维护。
40.本实施例中，所述焊接平台100设有位于容置腔410内且用于限制工件800上方和下方位置的限位组件110，该限位组件110包括呈上下设置的第一限位件111与第二限位件112、以及用于固定安装第一限位件111和第二限位件112的安装座113，所述第一限位件111与第二限位件112之间设有用于供工件800通过的工件800通道114。
41.具体的，第一限位件111为圆辊结构或方形结构，第二限位件112为圆辊结构或方形结构；当第一限位件111和第二限位件112均为圆辊结构时，在工件800输送的状态下，圆滚结构的第一限位件111和第二限位件112会随之进行转动，摩擦力小，工件800的输送流畅度高；当第一限位件111为圆辊结构，第二限位件112为方形结构，又或第一限位件111为方形结构，第二限位件112为圆辊结构时，此时只有一个圆辊随着工件800的输送，摩擦力较
大，工件800的输送流畅度良好；当第一限位件111和第二限位件112均为方形结构时，此时工件800输送时的摩擦力相对与上述两种方式最大，但方形结构的第一限位件111和第二限位件112对工件800的限位性最强，以保证工件800的输送精确，进而保证工件800的焊接质量。
42.具体的，限位组件110的数量为至少两组，该至少两组限位组件110阵列布置在焊接平台100上，以对工件800在多位置上进行限位，进而保证工件800的输送精度及焊接质量。
43.本实施例中，所述限位组件110设于焊接平台100的上方，所述焊接平台100开设有用于供下焊接机构300发射的电子束900通过的第一束流通道120。通过第一束流通道120以供下焊接机构300发射的电子束900穿过，从而实现对工件800的背面进行焊接。
44.本实施例中，所述焊接平台100的下方设有用于防止上焊接机构200漏束且设于容置腔410内的下防漏束板130，该下防漏束板130开设有用于供下焊接机构300的电子束900通过的第二束流通道140；和/或，所述焊接平台100的上方设有用于防止下焊接机构300漏束且设于容置腔410内的上防漏束板150，该上防漏束板150开设有用于供上焊接机构200的电子束900通过的第三束流通道160。
45.具体的，焊接平台100的上下两方分别设有上防漏束板150和下防漏束板130，而所述上防漏束板150和下防漏束板130均为防漏束铜板，这样通过上防漏束板150遮挡上焊接机构200的漏束，以及通过下防漏束板130遮挡下焊接机构300的漏束，以阻挡电子束900束流蒸镀和飞溅，以避免蒸镀和飞溅金属颗粒进入上焊接机构200和下焊接机构300内，保证了上焊接机构200和下焊接机构300的使用稳定性。
46.本实施例中，所述上焊接机构200设有第一滑动机构，该第一滑动机构包括用于使上焊接机构200与壳体400滑动连接的第一滑动组件500以及用于驱动第一滑动组件500在水平方向来回滑动的第一动力源510；和/或，所述下焊接机构300设有第二滑动机构，该第二滑动机构包括用于使下焊接机构300与壳体400滑动连接的第二滑动组件600以及用于驱动第二滑动组件600在水平方向来回滑动的第二动力源610。
47.具体的，第一滑动机构与第二滑动机构的结构一致，因此以下以第一滑动机构为示例作出说明：所述第一滑动组件500包括间隔设置的滑动平台520和固定平台530、装设于滑动平台520底面的滑轨540以及装设于固定平台530的顶面且与滑轨540滑动连接的滑块550，所述上焊接机构200装设于滑动平台520上，而所述第一动力源510为驱动电机，该驱动电机的输出端传动连接有传动轴套560，传动轴套560的一侧装设有与滑动平台520固定连接的连接座570，在实际应用中通过启动驱动电机，并通过传动轴套560的传动以及滑轨540和滑块550的配合使用，实现滑动平台520在水平方向上的来回移动；进一步的，上焊接机构200通过第一滑动机构使其沿工件800的宽度水平方向来回移动，一方面可通过第一滑动机构对工件800宽度的边缘处进行焊接，从而保证工件800的焊接质量，另一方面，这样使上焊接机构200能够根据工件800的规格和/或焊接层的规格进行调整，以满足不同的加工需求。
48.第二滑动机构与上述中的第一滑动机构结构一致，同样可实现上述第一滑动机构的效果，因此不再作出进一步赘述。
49.具体的，所述第一滑动机构设于上壳440的上方，而第二滑动机构设于下壳460的容置腔410内；在实际应用中，为保证下焊接机构300的真空密封性，一般在下焊接机构300
与第一滑动机构的连接设置密封圈（图未示），如果将第二滑动机构设置在下壳460下方，即第二滑动机构外露在下壳460外，则容易导致下焊接机构300因自身重力作用使第二滑动机构滑动流畅性差的问题，因此通过第二滑动机构设于下壳460的容置腔410内，以解决上述问题，保证第二滑动机构的滑动流畅性。
50.进一步的，所述下壳460开设有滑槽470，此滑槽470用于为下焊接机构300伸出预留了安装空间，同时也下焊接机构300的滑动预留了空间，而第二滑动机构的水平滑动方向与第一滑动机构一致，在此不再进行赘述。
51.本发明还提供一种加工设备，包括如上述所述的双面焊接式电子束焊装置。本发明中的电子束焊装置可应用于航空航天、原子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业中的加工设备，以提高工件800的加工质量及加工效率。
52.如图9至图10所示为本发明双面焊接式电子束焊装置的实施例二，与上述实施例不同之处在于：所述下防漏束板130设有第一冷却组件170；和/或，所述上防漏束板150设有第二冷却组件180。
53.具体的，所述下防漏束板130设有第一冷却组件170，及所述上防漏束板150设有第二冷却组件180；第一冷却组件170可采用风冷或水冷的方式对下防漏束板130进行散热降温，当第一冷却组件170采用风冷时，可通过风扇加速容置腔410内的空气流动，从而实现容置腔410内的快速降温， 此时在壳体400上开设有进风口（图未示）和出风口（图未示），当然该风扇可连接冷凝器（图未示），具体可参考空调扇结构，从而进一步的提高容置腔410的降温效率；当第一冷却组件170采用水冷时，通过在下防漏束板130表面铺设水冷管路，利用热量传递的原理，通过换热的方式实现对下防漏束板130降温，进而保证容置腔410的温度，及工件800的加工环境；这样第一冷却组件170采用风冷或水冷的方式均可实现对下防漏束板130进行散热降温，降低高温辐射对焊接室各零部件的老化耗损。
54.第二冷却组件180与上述中的第一冷却组件170结构一致，也可实现上述第一冷却组件170的效果，因此在此不再进一步赘述。
55.进一步的，第一冷却组件170和第二冷却组件180可同为水冷方式或风冷方式，又或第一冷却组件170和第二冷却组件180中其中一个为水冷方式，另外一个为风冷方式，此组合方式可根据生产需求进行组合。
56.在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(x)”、“纵向(y)”、“竖向(z)”“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
57.此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
58.在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连
接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
59.以上所述实施例仅表达了本发明的若干实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。