汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人焊接夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)及達(dá)成效果
- 2018-08-13 10:12:00
- 陸啟蒙 原創(chuàng)
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前 言
據(jù)統(tǒng)計(jì),焊接生產(chǎn)線的60%-70%的工作量落在了裝夾和輔助兩項(xiàng)環(huán)節(jié)上,而所有的裝夾都需在夾具上完成,因此夾具對整個汽車焊接占有不可估量的地位。今天為大家分享一篇文章,分析汽車生產(chǎn)線上機(jī)器人焊接夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及采用此設(shè)計(jì)方案所達(dá)到的效果。
一焊接夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1.1 汽車焊接工藝
汽車焊接工藝是由零件到總成的組合過程,每個組合過程之間相互獨(dú)立,互不干擾,但又具有承前啟后的順序關(guān)系。這種關(guān)系的存在保證了汽車焊接工藝的精確度,每一個組合過程都會影響總成焊接精度。因此車身每一個焊接總成夾具須建立統(tǒng)一、連續(xù)的定位基準(zhǔn)。
1.2 機(jī)器人
在汽車設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域,為減輕勞動量,提升工作效率,機(jī)器人被廣泛應(yīng)用。事實(shí)證明機(jī)器人因缺乏靈活性,焊接質(zhì)量難以得到保障。為解決因缺乏靈活性和判斷能力所帶來的困擾,設(shè)計(jì)人員不但要確保夾具可靠性,而且還須留有足夠空間和路徑供焊槍使用,為機(jī)器人提供舒適的焊接姿態(tài);另外還要提升夾具的精度,確保機(jī)器人執(zhí)行既定程序,減小焊接誤差。
▲ 圖1 焊接機(jī)器人
1.3 安全性
從勞動者的角度來看,焊接夾具設(shè)計(jì)的目的是在保障人身與設(shè)備安全的基礎(chǔ)上減輕勞動量。故焊接夾具設(shè)計(jì)在滿足人機(jī)工程的同時,方便工人在安全環(huán)境下裝配和取出零部件總成。
二焊接夾具的構(gòu)成
2.1 夾具體
夾具體是由定位和夾緊兩項(xiàng)裝置組成,它作為夾具基礎(chǔ)單元起到吊裝、三坐標(biāo)檢測及校驗(yàn)作用。檢查工作面平整度,保證加工夾具體時,提升其精度來影響定位機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確度。夾具體設(shè)計(jì)時,要以實(shí)際裝配和測量為最終目的,確保夾具體的設(shè)計(jì)強(qiáng)度和空間高度契合,最大限度減小夾具體自重。比如按照工件的外形,遵守焊接原則,以減少夾具自重、便于管路連接,以及為機(jī)器人提供足夠焊接空間為目的,選擇單梁或框架結(jié)構(gòu)。
▲ 圖2 機(jī)器人焊接工裝
2.2 定位裝置
定位裝置中的核心部件為定位件,定位件種類多樣,既有按照焊件實(shí)際形狀來確認(rèn)的定位塊,也有如V形塊、檔鐵、插銷以及固定銷等定位件。
對于夾具體,定位件必須選擇孔定位或外形定位以保證定位精準(zhǔn),從定位件選擇角度來看,夾具定位設(shè)計(jì)需注意以下幾點(diǎn):
(1)選擇合適的材料及強(qiáng)度。定位件只有滿足焊接所需的剛性與硬度才可確保定位件使用精度、減緩定位件磨損。通常定位件應(yīng)選擇45號鋼,且為增大定位件的耐磨性需對其熱處理; 65Mn可用于制作脹銷;而銅亦可充當(dāng)定位件材料。
(2)選擇合適定位結(jié)構(gòu)。定位件設(shè)計(jì)成具有可調(diào)性的定位結(jié)構(gòu),是為了應(yīng)對零部件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)??烧{(diào)性定位結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時,定位件通常與支撐件分體設(shè)計(jì)。如圖3所示,可利用墊片實(shí)現(xiàn)三個方向上的自由調(diào)整。
▲ 圖3 可調(diào)式定位件
(3)低碳鋼板材是機(jī)器人焊接中應(yīng)用最多的一類材料,其表面呈不規(guī)則形態(tài)。若選擇如圖4 所示的三圓柱銷支撐式定位件,不但節(jié)材省料,而且加工成本也將大大降低,定位準(zhǔn)確性將大大提高。
▲ 圖4 三圓柱銷支撐式定位件
(4)選擇可拆工件。由于汽車零部件定位精度要求高,焊縫長,焊后易變形,工件難以拆卸,建議選擇圖5所示定位件,即脹銷結(jié)構(gòu)定位件。
▲ 圖5 脹銷結(jié)構(gòu)定位件
2.3 夾緊裝置
夾緊裝置的設(shè)計(jì)需注意以下幾點(diǎn):
(1)夾緊力作用點(diǎn):針對薄板沖壓件而言,夾緊力在支承點(diǎn)上作用需保證工件剛性良好,以防止工件受夾緊力影響而出現(xiàn)彎曲,甚至脫離定位基準(zhǔn);
(2)夾緊力大?。簥A緊力一方面為防止工件變形,另一方面維持工件裝配位置相對應(yīng),以此來貼合導(dǎo)電電極或定位支承。針對1.5-2.5mm 沖壓件,夾緊力為500-3000N,貼合間隙≤1.5mm;針對≤1.2mm 沖壓件,夾緊力為300-750N之間,貼合間隙≤0.8mm。
(3)夾緊裝置需具有可調(diào)性:如圖6所示,這種橋形夾緊裝置,采用多點(diǎn)夾緊的形式,特別適用于形狀復(fù)雜、高度不一的工件,即可確保工件與壓緊點(diǎn)完全接觸,還可滿足復(fù)雜表面工件的加工要求。
▲ 圖6 橋形夾緊裝置
結(jié) 語
在整個汽車制造中,汽車焊接生產(chǎn)線是一項(xiàng)核心環(huán)節(jié),其中機(jī)器人焊接夾具屬于重中之重。充分考慮焊接夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn),努力創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念,以確保設(shè)計(jì)出的夾具能切實(shí)符合汽車生產(chǎn)要求,并推動現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展。
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