激光拼焊是将两块或多块不同材质、不同厚度、不同涂层的材料，通过激光焊接成一块理想的整体板，以满足零部件对材料性能的不同要求。激光拼焊在汽车工业中已成为标准工艺，车身面板经激光拼焊后再进行冲压，这样制成的面板结构能达到最合理的金属组合。
激光拼焊板工艺不仅能够降低汽车的制造成本、物流成本、汽车重量、废品和油耗率，而且可以简化装配步骤，减少外围加强件数量，同时使车辆的冲压成形率、碰撞能力和抗腐能力提高。数据表明，采用激光拼焊工艺，使车身零件数量减少了25%，振动性能改善了35%，抗扭刚度提高了65%，并且增加了弯曲刚度。
激光拼焊板在国外得到了广泛的应用，给制造汽车带来了直接的好处，使完美的车身制造质量成为可能，大大促进了汽车零部件制造水平的提高。目前中国的激光拼焊板年产量处于世界第二、亚洲第一的水平，但目前国内的激光拼焊设备大多依靠国外进口，市场都被国外公司垄断，这些设备的价格和维护费用非常昂贵。
立足于国内的实际，如果有国内公司能自主研发、完成激光拼焊设备的设计和生产，成本可下降50%左右。根据当前的市场状况，开发和设计激光拼焊设备是非常必要的。所以我公司自主开发了一套激光拼焊设备。该设备具有成本较低、加工精度高、运行平稳等特点，可为同类设备的研发提供借鉴。
设计实例
1.激光拼焊设备总体结构
设备总体结构主要由激光器及光学配套设施系统、激光拼焊设备主机系统、辅助系统和电气控制系统四大部分组成。激光拼焊设备效果图如附图所示。
激光拼焊设备效果图
（1）激光器及光学配套设施系统由激光器、冷水机、激光加工头及焊缝跟踪系统等部分组成。
（2）激光拼焊设备主机系统由上料及定位装置、激光焊接单元、自动下料装置等组成。
（3）辅助系统由安全防护装置和烟尘净化装置组成。
（4）电气控制系统由西门子公司带PROFBUS－DP接口的PLC产品作为系统的过程控制主站，将分布在现场的其他设备通过PROFIBUS－DP总线实现数字信息的交换及过程控制。
2.激光拼焊设备工作原理
整个设备由激光器及光学配套设施系统、激光拼焊设备主机系统、辅助系统、电气控制系统四部分协调工作，首先由操作者将料垛放置到上料台车上，设备可完成料垛初定位功能，然后拆垛装置将两组不同厚度的单张或多张（2～5）料片放置在定位对中工作台上，进行精确定位后料片被引入焊接区域，夹紧机构将料片夹紧后进行激光拼焊。焊接过程中，在线实时质量监控装置对焊缝实际位置、间隙等情况进行跟踪，引导激光光束，并且对焊接后焊缝质量进行在线检测。焊接后料片经下料机器人搬运到板料翻转工位，翻转装置将板料翻转后放在下料升降台车上。重复上述过程，直至焊后板料累计一定高度，下料台车开出。整个设备的上下料台车均为双套，可循环使用，保证了连续生产，以最大程度提高生产效率和产能。
3.激光拼焊设备主要组成部分的性能特点和功能
（1）激光器 该设备集成IPG 4000W多模掺镱光纤激光器，是目前世界上最为先进的固体激光器，在欧美及日本被广泛利用于现代工业制造业领域，激光束模式为多模，适合于金属焊接。
（2）水冷机 该设备采用4kW光纤激光器标配的RIEDEL水冷机，型号PC—160。该水冷机主要为激光器的运行提供循环冷却水，另外还为激光加工头提供循环冷却水。
（3）激光焊接头 该设备配置一套德国Precitec光纤激光焊接头，型号YW52，集成了焊缝跟踪调整机构，实现激光焊接及焊缝位置调整。
（4）焊缝跟踪系统 焊缝监控系统是对激光焊接的全过程进行实时在线过程检测的系统，根据监测的位置及侧重点不同分为预先焊缝跟踪系统及实时在线监测系统。
（5）上料及定位装置 该装置由料垛初定位装置、自动上料机构和二次定位装置组成。料垛预定装置由上料台车和气悬浮平台组成，台车上台面放置气悬浮平台，人工可完成2t以下加工板材的初始定位。升降机构的前后行进由电动机驱动，台面的升降由液压动力完成。
自动上料机构包括主体框架、拾取升降框、磁力分层器、伺服电动机、直线导轨、同步带和轮等部件。磁力分层器将板材分层便于拾取，拾取升降框拾取板材，在伺服电动机的驱动下同步带带动滑动体沿直线导轨上料，并达到理想位置。
二次定位装置主要由框架体、定位机构、压紧机构和执行机构组成。具有高强度和高精度等特点，完成工件的精确定位，该装置需要和激光拼焊单元的压装装置相互装配。根据不同工件的生产工艺需要进行调整，调整时方便操作。压紧机构由液压缸带动压脚进行压接，通过控制进行顺序压紧，防止压紧时板材褶皱现象，确保在整个焊接过程中对料片进行可靠的强力压紧，压紧力通过减压阀可自动调节。
（6）激光焊接单元 该生产线的焊接单元采用龙门固定式结构，为了满足拼焊不同厚度的板材，龙门框架上设有Z向驱动，采用伺服电动机带动滚珠丝杠的方式，完成激光头垂直方向的运动。焊接头连接在Z轴上，由Z轴的运动实现焊接头的高度自动控制。
（7）自动下料装置 该装置由机器人、端拾器、180°翻转机构、下料台车、检测平台和补料平台组成。机器人选用KUKA公司的标准六轴机器人，型号为KR150－2，用于实现下料搬运。当焊接工件检测不合格后，控制机器人将不合格工件放到检测平台上，再从补料平台抓取补充。180°翻转机构由变位机带动真空吸盘架旋转。端拾器采用合金框架结构、快插气电接口，采取人工更换，端拾器上各吸盘位置可根据垛料形状进行调整。上面设有行程开关，用于检测吸盘是否拾取板料，吸盘气动系统中设有负压检测开关，当吸盘拾取失败时，负压开关能够检测到，并停止自动线工作，进行人工调整。
（8）烟尘净化装置 该装置是专为工业焊接烟尘和颗粒而设计的净化装置，它轻巧灵活，操作方便，具有外形小巧、净化效率高等特点。适合安装于空间狭小处，节约空间，广泛应用于焊接烟尘净化、激光焊接、人工焊接、等离子切割等除尘除异味工作。其性能指标如附表所示。
烟尘净化装置性能指标
（9）电气控制系统 本控制系统是结合多年的设计与制造的经验进行设计，可保证人员及设备的安全、数据通信安全、设备运行平稳、定位精度高等要求，且便于维修并实现全过程监控。
