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進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著我國(guó)改革步伐的加快和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，一些企業(yè)也相應(yīng)地以“更新裝備，加強(qiáng)技術(shù)改造，適應(yīng)市場(chǎng)需求，生產(chǎn)有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，穩(wěn)定提高企業(yè)效益”作為企業(yè)求生存、圖發(fā)展的關(guān)鍵措施之一。在此背景下，在機(jī)械制造業(yè)中使用焊接機(jī)器人的數(shù)量也急劇增加。天凌高實(shí)業(yè)是一家好焊臺(tái),三維柔性組合夾具,三維柔性焊接平臺(tái),柔性焊接工裝夾具, 三維柔性焊接工裝,焊接工裝夾具,機(jī)器人焊接平臺(tái),機(jī)器人焊接工裝夾具,焊接機(jī)器人工作站集成方案解決與制造的專業(yè)提供商。
目前，國(guó)內(nèi)各大摩托車生產(chǎn)企業(yè)都在上自動(dòng)化生產(chǎn)線，如何更好的實(shí)現(xiàn)摩托車車架焊接生產(chǎn)自動(dòng)化，自動(dòng)化生產(chǎn)線能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)，除工藝流程是否合理、零件精度是否滿足要求外，焊接工裝夾具設(shè)計(jì)的合理性最為重要。
一、機(jī)器人焊接工裝夾具的特點(diǎn)
機(jī)器人焊接工裝夾具與普通焊接夾具比較有如下特點(diǎn)：
(1)零件的定位精度要求更高，焊縫相對(duì)位置精度要求較高，應(yīng)≤1mm。
(2)由于焊件一般由多個(gè)簡(jiǎn)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)盡量采用氣缸壓緊，且需配置帶磁性開關(guān)的氣缸。以便將壓緊信號(hào)傳遞給機(jī)器人控制系統(tǒng)。
(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，其反面也能夠 對(duì)工件進(jìn)行焊接。
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。
二、機(jī)器人焊接工裝夾具的設(shè)計(jì)要求
⑴機(jī)器人焊接工裝夾具應(yīng)動(dòng)作迅速、操作方便，操作位置應(yīng)處在工人容易接近、最易操作的部位。當(dāng)夾具處于夾緊狀態(tài)時(shí)，應(yīng)能自鎖。
⑵機(jī)器人焊接工裝夾具應(yīng)有足夠的裝配、焊接空間，所有的定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)與焊道保持適當(dāng)?shù)木嚯x。
?、菣C(jī)器人焊接工裝夾具夾緊可靠，剛性適當(dāng)。
夾緊時(shí)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(dòng)滑移，又不使焊件的拘束度過大而生產(chǎn)較大的應(yīng)力。
⑷機(jī)器人焊接工裝夾具夾緊時(shí)不應(yīng)破壞焊件的表面質(zhì)量，夾緊薄件時(shí)，應(yīng)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。
?、蓹C(jī)器人焊接工裝夾具的施力點(diǎn)應(yīng)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。
?、蕿榱吮阌诳刂疲谕粋€(gè)夾具上，定位器和夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式不宜過多，并且盡量只選用一種動(dòng)力源。
⑺工裝夾具本身應(yīng)具有較好的制造工藝性和較高的機(jī)械效率。
三、焊接工裝夾具設(shè)計(jì)方案的確定
確定工裝夾具方案時(shí)，夾具的合理性和經(jīng)濟(jì)性是主要考慮的因素。當(dāng)車架的焊接方法及工藝確定后，所選夾具結(jié)構(gòu)，首先要能保證焊接工藝的實(shí)施。同時(shí)，車架的結(jié)構(gòu)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(zhǔn)和夾緊機(jī)構(gòu)方案的重要依據(jù)。除此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)上的因素，使夾具的制造、使用費(fèi)用最底而取得的經(jīng)濟(jì)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(lián)系又有制約，所以在確定夾具方案時(shí)要對(duì)上述各因素進(jìn)行綜合分析，只有通盤考慮，才能制定出最佳的設(shè)計(jì)方案。具體確定設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)聯(lián)系以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：
?、跑嚰艿男螤詈统叽缡谴_定夾具設(shè)計(jì)方案、夾緊機(jī)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)形式的主要依據(jù)，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(jié)構(gòu)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(jù)。
?、蒲b焊工藝對(duì)夾具的要求。夾緊除定位、夾緊可靠外，還應(yīng)便于裝配和卸件。
?、擒嚰艿陌喈a(chǎn)量。我們?cè)谠O(shè)計(jì)機(jī)器人焊接工裝夾具時(shí)必須使夾具的結(jié)構(gòu)方案與車架的產(chǎn)量相匹配。
四、車架在夾具中的定位以及定位器與夾具體
?、跑嚰茉趭A具中的定位
6點(diǎn)定位原則是指限制6個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的自由度，在設(shè)計(jì)車身焊裝夾具時(shí)，常有兩種誤解，一是認(rèn)為6點(diǎn)定位則對(duì)薄板焊裝夾具不適用;二是看到薄板焊裝夾具上有超定位現(xiàn)象，產(chǎn)生這種誤解的原因是把限制6個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的自由度理解為限制6個(gè)方向的自由度，焊接夾具設(shè)計(jì)的宗旨是限制6個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的自由度，這種限制不僅依靠夾具的定位夾緊裝置，而且依靠制件之間的相互制約關(guān)系。只有正確認(rèn)識(shí)了薄板沖壓件焊裝生產(chǎn)的特點(diǎn)，同時(shí)又正確理解了6點(diǎn)定則，才能正確應(yīng)用這個(gè)原則。從定位原則看，支承對(duì)薄板來說是必不可少的，可消除由于工件受夾緊力作用而引起的變形。超定位使接觸點(diǎn)不穩(wěn)定，產(chǎn)生裝配位置上的干涉，但在調(diào)整夾具時(shí)只要認(rèn)真修磨支承面，其超定位引起的不良后果是可以控制在允許范圍內(nèi)的。
在設(shè)計(jì)焊接夾具時(shí)，首先應(yīng)考慮車架零件在夾具上如何進(jìn)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(dāng)旋轉(zhuǎn)。例如，設(shè)計(jì)摩托車車架車頭組焊夾具時(shí)，有兩種旋轉(zhuǎn)方式：①將車架立管旋轉(zhuǎn)到與水平面垂直位置。②將車頭部件整體旋轉(zhuǎn)到與水平面平行位置。
為了保證裝配精度，應(yīng)將焊接幾何形狀比較規(guī)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(shí)，應(yīng)注意不防礙焊接和裝卸作業(yè)的進(jìn)行，同時(shí)要考慮焊接變形的影響。如果定位器對(duì)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(yīng)設(shè)置在便于操作的位置上。
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對(duì)定位器的技術(shù)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(dǎo)向基面上的定位器，常承受焊接件應(yīng)焊接而產(chǎn)生的變形力，要有足夠的強(qiáng)度和硬度。
?、菉A具體
各種焊接變位機(jī)械上的工作臺(tái)以及裝焊車間里的各種固定式平臺(tái)，就是通過的夾具體，在其臺(tái)面上開有安裝槽、孔，用來安放和固定各種定位器和夾緊機(jī)構(gòu)。
在批量生產(chǎn)中使用的專用夾具，其夾具具體是根據(jù)焊接形狀、尺寸、定位及夾緊要求、裝配施焊工藝等專門設(shè)計(jì)的。 對(duì)夾具體的要求是：①有足夠的強(qiáng)度和剛度;②便于裝配和焊接作業(yè)的實(shí)施;③能將裝焊好的焊件方便的卸下;④滿足必要的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、通水、通氣及通風(fēng)條件;⑤容易清理焊渣、銹皮等臟物;⑥有利于定位器、夾緊機(jī)構(gòu)位置的調(diào)節(jié)與補(bǔ)償;⑦必要時(shí)，還應(yīng)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(shí)，焊件所需的夾緊力，按性質(zhì)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(fā)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(duì)焊件施以反變形所需的夾緊力;第三類是在焊件裝配時(shí)，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(jù)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(zhuǎn)或變位功能的夾具或臺(tái)具上，為了防止焊件翻轉(zhuǎn)變形時(shí)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(jié)構(gòu)形成不同而異。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(qiáng)，以致出現(xiàn)焊接裂紋。因此在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)使夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，這在氣動(dòng)、液壓、彈性等夾緊機(jī)構(gòu)中是不難實(shí)現(xiàn)的。
六、夾緊機(jī)構(gòu)
對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)的基本要求如下：
?、佟A緊作用準(zhǔn)確，處于夾緊狀態(tài)時(shí)應(yīng)能保持自鎖，保證夾緊定位的安全可靠。
?、?、夾緊動(dòng)作迅速，操作方便省力，夾緊時(shí)不應(yīng)損害零件表面質(zhì)量
?、?、夾緊件應(yīng)具備一定的剛性和強(qiáng)度，夾緊作用力應(yīng)是可調(diào)節(jié)的。
④、結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單，便于制造和維修。
機(jī)器人焊接夾具的夾緊機(jī)構(gòu)主要有手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)和氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)兩類，手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)為輔助夾緊機(jī)構(gòu)，采用手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)必須考慮鎖緊機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)為主要的夾緊機(jī)構(gòu)。在焊接夾具中，主要根據(jù)出力、活塞行程、安裝方式來選用標(biāo)準(zhǔn)化的氣缸。由于摩托車零件主要采用薄板加工而成，選用氣缸時(shí)，氣缸的缸徑不宜過大，通常選用直徑為50mm的氣缸。
結(jié)束語
摩托車車架機(jī)器人焊接夾具的設(shè)計(jì)是一門經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的綜合性技術(shù)，天凌高實(shí)業(yè)專注于焊接工裝夾具、柔性組合工裝、非標(biāo)專用工裝、自動(dòng)專機(jī)、智能焊接工藝裝備及提高生產(chǎn)效率解決方案的研發(fā)和運(yùn)營(yíng);在設(shè)計(jì)時(shí)首先要確定生產(chǎn)綱領(lǐng)，熟悉產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，了解變形特點(diǎn)，把握領(lǐng)部件裝配精度，通曉工藝要求。只有做到這些，才能對(duì)焊接夾具進(jìn)行全方位的設(shè)計(jì)。
摩托車車架機(jī)器人焊接夾具的設(shè)計(jì)與沖壓件、工序件結(jié)構(gòu)及精度關(guān)系極為密切，充滿了豐富的特殊性，在設(shè)計(jì)時(shí)，除了考慮遵循一般的規(guī)律外，還必須具體問題具體對(duì)待。
參考文獻(xiàn)
?、?《焊接方法及設(shè)備》 機(jī)械工業(yè)出版社
?、?《焊接信息》 焊接協(xié)會(huì)編
?、?《焊接工裝夾具及變位機(jī)械》 教育出版社
