在現(xiàn)代焊接生產(chǎn)中，人們對(duì)焊接的質(zhì)量越來越高，然而優(yōu)秀的焊接工人卻越來越難找。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控及機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)焊接機(jī)器人， 從開始用于生產(chǎn)以來，其技術(shù)已日益成熟。焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。但是焊接設(shè)備目前采用的工裝平臺(tái)幾乎還是傳統(tǒng)的普通平板平臺(tái)。完全不適應(yīng)現(xiàn)在變化多樣多品種多規(guī)格的產(chǎn)品狀況。采用性能優(yōu)越的機(jī)器人焊接工裝平臺(tái)夾具對(duì)焊接生產(chǎn)有極大的提高。

圖1 焊接機(jī)器人

一、機(jī)器人焊接夾具與焊接夾具的區(qū)別

1．對(duì)零件的定位精度要求更高，焊縫相對(duì)位置精度較高，應(yīng)≤1mm。

2．由于焊件一般由多個(gè)簡單零件組焊而成，而這些零件的裝配和定位焊，在焊接工裝夾具上是按順序進(jìn)行的，因此，它們的定位和夾緊是一個(gè)個(gè)單獨(dú)進(jìn)行的。

3．機(jī)器人焊接工裝夾具前后工序的定位須一致。

4．由于變位機(jī)的變位角度較大，機(jī)器人焊接工裝夾具盡量避免使用活動(dòng)手動(dòng)插銷。

5．機(jī)器人焊接工裝夾具應(yīng)盡量采用快速壓緊件，且需配置帶孔平臺(tái)。以便將壓緊快速裝夾壓緊。

6．與普通焊接夾具不同，機(jī)器人焊接工裝夾具除正面可以施焊外，其側(cè)面也能夠?qū)ぜM(jìn)行焊接，可以無限延伸。

以上六點(diǎn)是機(jī)器人焊接工裝夾具與普通焊接夾具的主要不同之處，設(shè)計(jì)機(jī)器人焊接工裝夾具時(shí)要充分考慮這些區(qū)別，使設(shè)計(jì)出來的夾具，能滿足使用要求。

圖2 機(jī)器人焊接平臺(tái)

二、適用范圍

1．焊接機(jī)器人適用于產(chǎn)量大的產(chǎn)品，如果產(chǎn)量小并且產(chǎn)品種類又偏多，使用焊接機(jī)器人就不太合適，因?yàn)榻o所有的工件編輯示教程序的確是一項(xiàng)很費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作。

2．在焊接薄板（通常指板厚小于3mm的板）時(shí)，這樣的工件對(duì)下料和裝配精度要求比較高，而且必須保證工件的一致性較好。焊縫位置基本無間隙，或很小間隙（通常要求間隙不超過所用焊絲的半徑）。

在焊接中厚板（通常指板厚在3mm以上）時(shí)，這些工件的下料及裝配精度往往不是特別高，機(jī)器人焊接時(shí)需要使用到傳感器來補(bǔ)償工件本身的偏差或安裝位置的偏差。

三、案例分析

下面分享一些案例的設(shè)計(jì)思路，希望讀者能夠有所啟發(fā)。

案例1：用于汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人焊接夾具部分設(shè)計(jì)思路

部分定位裝置設(shè)計(jì)思路：

圖3 可調(diào)式定位結(jié)構(gòu)

為了便于調(diào)整和更換，定位件與支撐體分體設(shè)計(jì)。定位結(jié)構(gòu)如圖3設(shè)計(jì)成組合可調(diào)式的，定位塊在Z方向上，定位銷在X，Y方向上均可通過墊片調(diào)整。這種能在三個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)自由調(diào)整的定位結(jié)構(gòu)，不僅能更好的適用工件，加快調(diào)試速度，而且還可以通過更換定位件達(dá)到適用不同車型的需要。

圖4 三圓柱式支撐定位

采用三個(gè)圓柱支撐定位的方式如圖4，避免了焊接板材過程中產(chǎn)生的形變，并且節(jié)約了成本，并且保證了定位面的準(zhǔn)確性和可調(diào)性。但在設(shè)計(jì)與裝配中，要考慮定位件的使用狀況，否則精度會(huì)隨著磕碰等不良因素而降低。

圖5 脹銷機(jī)構(gòu)

對(duì)于汽車零件部件間主要定位孔定位精度要求高，焊縫較長，焊后變形大，導(dǎo)致焊接后工件拆卸困難，這時(shí)可以考慮用到脹銷機(jī)構(gòu)如圖5。此外還可以增加卸件機(jī)構(gòu)將工件頂出。

部分夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路：

圖6 角度可調(diào)式夾緊機(jī)構(gòu)

對(duì)于形狀復(fù)雜，高度不一的工件，夾緊機(jī)構(gòu)可以做成橋形多點(diǎn)夾緊，或者角度可調(diào)的形式如圖6。這種結(jié)構(gòu)可以保證壓緊點(diǎn)與工件充分接觸，適應(yīng)了工件復(fù)雜表面的需求。

案例2：三維柔性組合焊接工裝夾具與汽車焊接機(jī)器人的配合應(yīng)用

三維柔性組合焊接工裝夾具的優(yōu)勢(shì)：

1．經(jīng)濟(jì)性：每次產(chǎn)品變化而投入的專用工裝的費(fèi)用時(shí)間幾乎可以不再花錢。裝置操作簡便，使用安全。拼裝方式多樣，用戶可根據(jù)需要快速拼接出不同要求的工裝。拼裝快速，裝拆方便；工作臺(tái)面可以根據(jù)工件形狀、大小進(jìn)行拼裝組合。臺(tái)面上的刻度和模塊尺寸的設(shè)計(jì)，使操作工人不用量具就可以根據(jù)工件尺寸迅速搭出所需要的工裝。

2．柔性化：柔性三維組合焊接工裝平臺(tái)的承載能力高，鋼性穩(wěn)定。焊接平臺(tái)可方便地延伸和擴(kuò)展，組合。經(jīng)擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)面可模塊化的定位和夾緊直接連接在一起。在安裝、調(diào)整和定位工件過程將柔性三維組合焊接工裝系統(tǒng)的通用功能展示的淋漓盡致，尤其在了大型工件方面的應(yīng)用上。

圖7 焊接工裝夾具

3．重復(fù)性：三維柔性組合焊接工作臺(tái)的臺(tái)面有鑄鐵／鋼結(jié)構(gòu)件／精密加工件／模塊化組件組合而成，其性能非常穩(wěn)定，如使用不當(dāng)造成部件損壞時(shí)，也不用報(bào)廢整張臺(tái)，只要非常少的成本就可以更換單個(gè)部件。焊接平臺(tái)經(jīng)過特殊加工處理，在焊接過程中，僅需低廉的防飛濺液即可免除工作臺(tái)表面的焊接飛濺。

4．模塊化：所有組件分門別類，進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，互相匹配。選用最少的模塊，就可以實(shí)現(xiàn)各種快速定位和夾緊的功能。

結(jié) 語

在焊接過程中，采用機(jī)器人自動(dòng)化焊接已經(jīng)是大家無可置疑的共識(shí)。但是選用性能優(yōu)越的焊接工裝平臺(tái)以及互換性高的柔性組合焊接工裝夾具對(duì)提高焊接產(chǎn)品的精度和質(zhì)量，縮短加工時(shí)間同樣起到非常重要的作用。特別是柔性化，模塊化的三維柔性組合工裝更加適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)小批量多樣化的生產(chǎn)方式。

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