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    車架機器人焊接工裝夾具的設計天凌高實業 2017年12月26日

      目前,國內各大摩托車生產企業都在上自動化生產線,如何更好的實現摩托車車架焊接生產自動化,日產焊接機器人及變位機都能滿足自動化要求,自動化生產線能否正常運轉,除工藝流程是否合理、零件精度是否滿足要求外,焊接夾具設計的合理性最為重要。隨著我國改革步伐的加快和國民經濟的高速發展,一些企業也相應地以“更新裝備,加強技術改造,適應市場需求,生產有競爭力的產品,穩定提高企業效益”作為企業求生存、圖發展的關鍵措施之一。在此背景下,在機械制造業中使用焊接機器人的數量也急劇增加。

      一、 機器人焊接工裝夾具優越于普通焊接夾具的特點

     ?、?、對零件的定位精度要求更高,焊縫相對位置精度較高,焊縫≤1mm。

     ?、?、焊接工件一般由多個簡單零件組焊而成,而這些零件的裝配和定位焊,在工裝夾具上是按順序進行的,因此,它們的定位和夾緊是一個個單獨進行的。

     ?、?、機器人焊接工裝夾具前后工序的定位須一致。

     ?、?、由于變位機的變位角度較大,機器人焊接工裝夾具盡量避免使用活動手動插銷。

     ?、?、機器人焊接工裝夾具應盡量采用汽缸壓緊,且需配置帶磁開關的氣缸。以便將壓緊信號傳遞給焊接機器人。

     ?、?、與普通焊接夾具不同,機器人焊接工裝夾具除正面可以施焊外,其反面也能夠對工件進行焊接。以上六點是機器人焊接工裝夾具與普通焊接夾具的主要不同之處,設計機器人焊接工裝夾具時要充分考慮這些區別,使設計出來的夾具,能滿足使用要求。

      二、對機器人焊接工裝夾具的設計要求

     ?、?、機器人焊接工裝夾具應動作迅速、操作方便,操作位置應處在工人容易接近、最易操作的部位。當夾具處于夾緊狀態時,應能自鎖。

     ?、?、夾具應有足夠的裝配、焊接空間,所有的定位元件和夾緊機構應與焊道保持適當的距離。

     ?、?、夾緊可靠,剛性適當。夾緊時不破壞焊接的定位位置和幾何形狀,夾緊后既不使焊件松動滑移,又不使焊件的拘束度過大而生產較大的應力。

     ?、?、夾緊時不應破壞焊件的表面質量,夾緊薄件時,應限制夾緊力,或者采取壓頭行程限位、加大壓頭接觸面積、加添銅、鋁襯套等措施。

     ?、?、夾具的施力點應位于焊件的支承處或者布置在靠近支承的地方,要防止支承反力與夾緊力、支承反力與重力形成力偶。

     ?、?、為了便于控制,在同一個夾具上,定位器和夾緊機構的結構形式不宜過多,并且盡量只選用一種動力源。

     ?、?、工裝夾具本身應具有較好的制造工藝性和較高的機械效率。

      三、焊接工裝夾具設計方案的確定

      確定工裝夾具方案時,夾具的合理性和經濟性是主要考慮的因素。當焊件的焊接方法及工藝確定后,所選夾具結構,首先要能保證焊接工藝的實施。同時,車架的結構尺寸以及組成車架零件的制作工藝和制造精度,則是確定夾具定位方法、定位基準和夾緊機構方案的重要依據。除此之外,還應考慮經濟上的因素,使夾具的制造、使用費用最底而取得的經濟效益最大。由于上述各因素都不是孤立存在的,它們之間往往有聯系又有制約,所以在確定夾具方案時要對上述各因素進行綜合分析,只有通盤考慮,才能制定出最佳的設計方案。具體確定設計方案時,應聯系以下幾個方面進行考慮:

     ?、?、車架的形狀和尺寸是確定夾具設計方案、夾緊機構類型和結構形式的主要依據,并且直接影響其幾何尺寸的大小;制造精度是選擇定位器結構形式和定位器配置方案以及確定定位器本身制造精度和安裝精度的主要依據。

     ?、?、裝焊工藝對夾具的要求。夾緊除定位、夾緊可靠外,還應便于裝配和卸件。

     ?、?、車架的班產量。我們在設計機器人焊接工裝夾具時必須使夾具的結構方案與車架的產量相匹配。

      四、車架在夾具中的定位以及定位器與夾具體

     ?、?、車架在夾具中的定位

      在設計焊接夾具時,首先應考慮車架零件在夾具上如何進行定位,為了降低焊接夾具的高度,降低夾具的制造難度,需將車架作適當旋轉。例如,設計摩托車車架車頭組焊夾具時,有兩種旋轉方式:①將車架立管旋轉到與水平面垂直位置。②將車頭部件整體旋轉到與水平面平行位置。為了保證裝配精度,應將焊接幾何形狀比較規則的邊和面與定位器的面接觸,并得到完全的覆蓋。在夾具體上布置定位器時,應注意方便焊接和裝卸作業的進行,同時要考慮焊接變形的影響。如果定位器對焊接變形有限制作用,則多做成拆卸或退讓式的。操作式定位器應設置在便于操作的位置上。

     ?、?、定位器

      對定位器的技術要求有耐磨度、剛度、制造精度和安裝精度。在安裝基面上的定位器主要承受焊接的重力,其與焊接的接觸部位易磨損,要有足夠的硬度。在導向基面上的定位器,常承受焊接件應焊接而產生的變形力,要有足夠的強度和硬度。

     ?、?、夾具體

      各種焊接變位機械上的工作臺以及裝焊車間里的各種固定式平臺,就是通過的夾具體,在其臺面上開有安裝槽、孔,用來安放和固定各種定位器和夾緊機構。

      在批量生產中使用的專用夾具,其夾具具體是根據焊接形狀、尺寸、定位及夾緊要求、裝配施焊工藝等專門設計的。

      對夾具體的要求是:① 有足夠的強度和剛度;② 便于裝配和焊接作業的實施;③ 能將裝焊好的焊件方便的卸下;④ 滿足必要的導電、導熱、通水、通氣及通風條件;⑤ 容易清理焊渣、銹皮等臟物;⑥有利于定位器、夾緊機構位置的調節與補償;⑦必要時,還應具有反變形的功能。

      五、焊接所需夾緊力的確定

      裝配、焊接焊件時,焊件所需的夾緊力,按性質可分為四類:第一類是在焊接及隨后的冷卻過程中,防止焊件發生焊接殘余變形所需的夾緊力;第二類是為了減少或消除焊接殘余變形,焊前對焊件施以反變形所需的夾緊力;第三類是為了保證安裝精度,使各相鄰焊件相互緊貼,消除它們之間的裝配間隙所需的夾緊力,或者,根據圖樣要求,保證給定間隙和位置所需的夾緊力;第四類是在具有翻轉或變位功能的夾具或臺具上,為了防止焊件翻轉變形時在重力作用下不致墜落或移位所需的夾緊力。

      焊件所需夾緊力的確定方法,要隨焊接結構不同而異。所確定的夾緊力要適度,既不能過小而失去夾緊作用,又不能過大而使焊件在焊接過程中的餓拘束作用太強,以致出現焊接裂紋。因此在設計夾具時,應使夾緊機構的夾緊力能在一定范圍內調節,這在氣動、液壓、彈性等夾緊機構中是不難實現的。

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