激光加工压紧套、压紧装置以及激光焊接电极片的加工方法与流程

本发明涉及激光加工，尤其涉及一种激光加工压紧套、压紧装置以及激光焊接电极片的加工方法。

背景技术：

在激光焊接和激光切割领域，有关箔类金属的焊接和切割，其中一个最大的难度，是关于金属箔的定位和压紧。常用的方法多以真空吸附的原理来实现，但在特殊情况下，不能进行真空吸附，或受限于结构不具备、且无法实现真空吸附的情况，则需要用到一般压紧的方法来实现，比如：细窄的电池电极铜箔，由于电极铜箔的细小不易实现真空吸附，还因为铜箔电极的下端是电池的极柱，激光焊接的目的，就是要将铜箔焊接在电池的极柱上，这将导致真空吸附无法实现。因此，常用一般压紧的方法来实现铜箔电极的固定，也就是用一般的机械压力，如：用压套压住铜箔，留出中间的空间可供激光进行穿透焊接，激光穿透焊接的原理是将铜箔、以及铜箔紧紧贴服的极柱表层等，激光照射时，铜箔与下面的极柱一同熔化，让铜箔与极柱表层的金属在瞬间进行“固相→液相→固相”的相变转化，从而实现激光熔接焊，实现这个相变过程的重要前提是：铜箔必须与极柱紧密贴合，不得有缝隙，否则，铜箔会瞬间被气化掉，留下一个窟窿，而下面的极柱表面只留下一道自体相变的痕迹，焊接失败。

在极耳铜箔的硬性压紧方法，硬性压套压住(铜箔)电极片，理想状态是电极片与电极紧密贴合，但在实际运用中，由于制造和安装的误差，很难保证电极片与电极之间紧密贴合，并且在一套工装中，一般是多个这样的工装形成一个集群，集装于一个整体的工装夹具中，这将更难保证每个硬性压套均能压紧下面的电极片，于是在不能完全保证压紧的前提下，激光照射将瞬间汽化掉表面的电极片，使得电极片形成一个窟窿，并在电极上留下一个发生相变的痕迹，焊接失败，产生很高的废品率。

硬性压套(亦称：压头)不能很好地压紧金属铜箔，是由于制造和机构安装的误差所导致的，多个压套很难保证整个铜箔面与极柱有良好的贴合，总会有部分翘起，形成虚压，这将导致焊接失败，对于产品焊接来说，更为严重的是：焊接失败不是简单的本工序失败，它将导致之前所有工序的过程产品全部报废，对于电池来说，铜箔报废了，极柱也就报废了，以及前期的人工、材料、时间成本都报废了，这种传统方法，这种硬性的施压方法导致生产效率太低，成本过高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种激光加工压紧套，旨在用于解决现有的压套难以将极片压紧于电极上，容易导致焊接失败的问题。

本发明是这样实现的：

本发明实施例提供一种激光加工压紧套，包括套体，所述套体具有沿轴向贯穿的通孔以及沿垂直于所述通孔的方向贯穿所述套体的若干形变槽，各所述形变槽沿所述通孔的轴向依次间隔设置，每一所述形变槽均沿所述套体周向环绕设置且均具有断开处，且相邻两个所述形变槽的所述断开处错开设置。

进一步地，所述通孔的内壁上设置有若干出气孔。

进一步地，所述出气孔为四个，各所述出气孔的出气方向均与所述通孔的轴线错开。

进一步地，所述套体具有连接部以及沿所述通孔的轴向与所述连接部一体成型的压紧部，所述通孔贯穿所述连接部与所述压紧部，各所述形变槽均位于所述压紧部上，各所述出气孔均位于所述连接部上，所述通孔于对应所述连接部处的内壁沿远离所述压紧部的方向呈渐阔状。

进一步地，于所述连接部远离所述压紧部的一端具有沿径向延伸的凸缘，所述凸缘上设置有至少两个法兰连接孔。

本发明实施例还提供一种压紧装置，包括上压板与以及与所述上压板配合压紧工件的下模板，还包括若干上述压紧套，所述上压板上设置有与各所述压紧套一一对应的安装孔，每一所述压紧套安设于对应所述安装孔内。

进一步地，还包括底板，所述下模板安设于所述底板上。

进一步地，于所述上压板设置有与所述压紧套一一对应的至少一个第一导气孔，所述第一导气孔与对应所述压紧套的各所述出气孔连通，所述下模板上设置有可与各所述第一导气孔一一对应连通的至少一个第二导气孔。

进一步地，所述安装孔的内壁与对应所述压紧套的外表面之间具有环形的储气槽，所述储气槽连通各所述出气孔与对应的所述第一导气孔。

本发明实施例还提供一种激光焊接电极片的加工方法，采用了上述的压紧装置，将电极片贴合于电极上，再将所述上压板与所述下模板夹紧所述电极片与所述电极，所述电极片位于其中一所述压紧套的正下方，向所述通孔内导入保护气体，激光器工作时激光束穿过对应所述通孔焊接所述电极片与所述电极。

本发明具有以下有益效果：

本发明的压紧套中，在套体设置有形变槽，形变槽沿通孔轴向依次间隔设置，且相邻的两个形变槽的断开处错开设置，套体在外力作用下可以在每一形变槽处产生形变，而且根据每一形变槽的断开处位置不同使得发生形变的方向也不相同，另外相邻的两个形变槽由于断开处位置错开，比如当两个断开处位置错开90度时，则可以设定其中一形变槽在断开处沿X轴方向弯曲形变，另一形变槽在断开处沿Y轴方向弯曲形变，两者结合可以形成XY平面的综合形变，而实际在沿通孔的轴向上这种间隔的形变槽结构可以形成Z轴方向的形变，对此采用这种结构的压紧套可以形成XYZ三维度形变，压紧套可以弹性形变，当将这种结构的压紧套应用于压紧装置时，能够保证夹紧的两个工件之间贴合比较紧密，而当两工件分别为电极片与电极时，电极片可以紧密贴合于电极上，电极片不会轻易被击穿，有效保证激光焊接质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的激光加工压紧套的结构示意图；

图2为图1的激光加工压紧套的部分剖视图；

图3为本发明实施例提供的电极片与电极贴合结构示意图；

图4为图1的激光加工压紧套采用激光焊接电极片的结构示意图；

图5为图1的激光加工压紧套的形变结构示意图；

图6为图1的激光加工压紧套的出气孔的出气方向结构示意图；

图7为本发明实施例提供的压紧装置的俯视图；

图8为图7的压紧装置的激光加工压紧套安设于上压板上的结构示意图；

图9为图7的压紧装置采用激光焊接电极片的结构示意图；

图10为图7的压紧装置的保护气体的流路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-图4，本发明实施例提供一种激光加工压紧套1，包括套体11，其采用刚性体材料制成，套体11具有沿轴向贯穿的通孔12，且在套体11上还依次间隔设置有若干形变槽13，形变槽13均沿垂直于通孔12的方向贯穿套体11，每一形变槽13可采用线切割的方式直接切割形成，形变槽13的宽度尺寸比较小，每一形变槽13均沿套体11周向环绕设置且均具有断开处14，在切割每一形变槽13时，形变槽13的起始点与终止点没有重合，形变槽13不是一个完整的环形，其具有断开处14，且相邻的两个形变槽13的断开处14错开设置，对于两者之间的错开角度可以为90度，比如压紧套1为方形时，则相邻两个形变槽13的断开处14分别位于套体11相邻的两个面上，而当压紧套1截面为圆形时，则相邻两个形变槽13的断开处14之间的圆心角为90度。本发明中，在套体11上切割有形变槽13，则类似于套体11具有多个环形框15结构，相邻的两个环形框15通过两者之间的形变槽13隔开，且通过每一形变槽13对应的断开处14连接为一个整体，即每一断开处14均为对应两个环形框15的连接点，并且是点连接，这样就让每个环形框15可以独立发生形变，并且是两个维度的，即相邻两个环形框15中其中一个可以实现X向弯曲形变，而另一个环形框15则发生Y向弯曲形变，综合起来就实现了两个维度，即X-Y平面的综合形变，在X-Y平面的综合形变发生时，实际上，Z向的形变也随之产生，即高度也发生了变化，这就实现了X-Y-Z三个维度的综合变化。当沿通孔12的轴向对压紧套1施加外力F时，则各环形框15受到F作用，此时断开处14(相邻两个环形框15的连接点)不仅仅起到两个环形框15之间的连接作用，同时还是一个受力的支撑点，且作为支撑点沿通孔12轴向错开分布，且当错开角度为90度时，发生形变的环形框15，将依次在不同环形框15中，呈交叉两维度发生形变，发生形变的是环形框15，这将导致形变槽13的变形量δ1和δ2将产生随机值，有可能δ1和δ2不能等同，也有偶然状态下，δ1和δ2几近相等，这种随机的弹性变形，在压紧套1压紧工件时，压紧套1可以很好地自适应工件的各种状态，使得该工件可以紧密贴合于另一工件上，且当这两工件为电极片2与电极3时，可以有效避免电极片2被激光焊接穿孔，保证两者之间的焊接质量。

参见图5以及图6，优化上述实施例，在通孔12的内壁上设置有若干出气孔16。本实施例中，在通孔12的内壁上设置有出气孔16，通过该出气孔16可以向通孔12内导入保护气体，这主要是将压紧套1应用于激光加工中，激光束7穿过通孔12，采用出气孔16向通孔12内导入保护气体，保护气体可以为氦气或者氮气等，可以将通孔12内的有害气体快速排挤出去，对于有害气体可以为氧气等，可以有效保障焊接时的焊接质量。通常，出气孔16为四个，各出气孔16的出气方向均与通孔12的轴线错开，且四者的出气方向均错开，从而可以在通孔12内形成有气旋，相当于微型的龙卷风，其可以非常快速地将通孔12内的有害气体排挤出去，可以有效降低通孔12内的充气等待时间，进而提高了激光焊接速度。

参见图4以及图5，进一步地，套体11具有连接部111以及压紧部112，两者沿通孔12的轴向设置且一体成型，通孔12贯穿连接部111与压紧部112，上述的各形变槽13均位于压机部上，而各出气孔16则均位于连接部111上，且通孔12于对应连接部111处的内壁沿远离压紧部112的方向呈渐阔状。本实施例中，压紧部112远离连接部111的端部直接对工件进行压紧，对此压紧部112的截面结构可与工件的结构对应，比如工件为圆形时，则压紧部112为圆柱形结构，或者工件为方形时，则压紧部112可为立方体结构，各形变槽13位于压紧部112上，则在压紧工件时，压紧部112可以适应性弯曲调整，而连接部111则为套体11的连接部111位，其类似于喇叭形结构，将出气孔16设置于连接部111对应的内壁上，出气孔16的出气方向为倾斜状态，且斜向靠近压紧部112的方向，其产生的气旋可以快速将通孔12内的有害气体由连接部111一侧排出，而连接部111的这种渐阔状结构，可以进一步提高有害气体的排出效率。另外针对连接部111的渐扩结构，连接部111在远离压紧部112的一端具有沿径向延伸的凸缘113，在该凸缘113上设置有至少两个法兰连接孔114，通过法兰连接孔114可以方便套体11的连接部111与外设结构连接，其通常为四个，且在同一圆周上均匀间隔分布。

参见图7-图10，本发明实施例还提供一种压紧装置，包括上压板4以及下模板5，待压紧的两个工件在上压板4与下模板5的配合下进行压紧，当然压紧装置还包括有若干上述的压紧套1，上压板4上设置有与各压紧套1一一对应的安装孔41，每一压紧套1安设于上压板4对应的安装孔41内。本实施例中，将上述的压紧套1应用于压紧装置中，通过上压板4可以使得多个压紧套1配合使用，而下模板5的结构与待压紧的工件匹配，比如在焊接电极片2与电极3时，下模板5具有安装定位电极3的结构，可以先将多个电极3安设于下模板5上，然后将电极片2一一对应置于各电极3上，当将上压板4置于下模板5上时，各压紧套1与下模板5配合一一压紧对应的电极3与电极片2，且由于压紧套1的多维度自适应，可以根据被压紧的电极3与电极片2结构进行弹性形变，进而可以使得电极3与电极片2之间贴合完全。通常，压紧装置还包括有底板6，下模板5安设于底板6上，通过底板6的定位安装可以将压紧装置整体安设于激光焊接台上，比较方便，而另外一方面通过底板6还可以起到保护下模板5的作用，避免下模板5损坏影响工件之间的压紧。

具体参见图9以及图10，进一步地，在上压板4上设置有与压紧套1一一对应的至少一个第一导气孔42，在下模板5上设置有与各第一导气孔42一一对应连通的至少一个第二导气孔51，同时每一导气孔还与对应压紧套1的各出气孔16连通。本实施例中，通常在底板6上设置有与第二导气孔51一一对应的至少一个第三导气孔61，保护气体依次经对应的第三导气孔61、第二导气孔51、第一导气孔42以及出气孔16进入通孔12内，且在通孔12内形成气旋快速排出其内的有害气体。优化上述实施例，在上压板4的安装孔41的内壁与对应压紧套1的外表面之间具有环形的储气槽43，储气槽43连通各出气孔16与对应的第一导气孔42。本实施例中，在将压紧套1安设于安装孔41内时，其套体11的连接部111对应的外表面与安装孔41的内壁之间具有间隙空间，该间隙空间即为储气槽43，各出气孔16的位置均与该储气槽43对应，当保护气体由第一导气孔42排出后先进入该储气槽43内，再由该储气槽43进入各出气孔16内，通过储气槽43可以形成一对多的关系，即一个储气槽43对应多个出气孔16，进而可以一个第一导气孔42可以对应多个出气孔16，大大简化了压紧装置的进气结构。

参见图4、图9以及图10，本发明实施例还提供一种激光焊接电极片2的加工方法，采用上述的压紧装置，先将电极片2贴合于电极3上，再将上压板4与下模板5夹紧电极片2与电极3，电极片2位于其中一压紧套1的正下方，当电极片2与电极3贴合完全后，先向第三导气孔61导入保护气体，则保护气体依次经第二导气孔51以及第一导气孔42进入储气槽43内，进而经各出气孔16导入通孔12内，且当排出有害气体后，激光器工作，激光束7穿过通孔12焊接对应的电极片2与电极3。采用这种方式的激光焊接方法，不但焊接速度比较快，而且由于电极3与电极片2之间贴合比较紧密，可以有效避免激光焊接时电极片2被击穿的现象，保证两者的焊接质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。