关于焊接机器人焊接夹具设计应用的论述

关于焊接机器人焊接夹具设计应用的论述

刘贤伟

关键词：焊接机器人；焊接夹具；设计要点

1.焊接机器人焊接夹具与普通焊接夹具对比的优势

1.1对焊件的定位精度要求更高，对焊件的尺寸公差精度要求更高，焊件焊缝相对位置精度较高。

1.2由于焊件一般由多个简单零件组焊而成，而这些零件的装配和定位焊，在焊接工装夹具上是按顺序进行的，因此，它们的定位和夹紧是一个个单独进行的。

1.3机器人焊接工装夹具前后工序的定位须一致。

1.4由于变位机的变位角度较大，机器人焊接工装夹具尽量避免使用活动手动插销。

1.5机器人焊接工装夹具应尽量采用快速压紧件，且需配置带孔平台，以便将压紧快速装夹压紧。

1.6与普通焊接夹具不同，机器人焊接工装夹具除正面可以施焊外，其侧面也能够对工件进行焊接。

2.焊接机器人焊接夹具的结构设计

2.1夹具体

在焊接夹具中，夹具体作为一个重要部位，不仅要承载夹紧装置及定位装置，同时还承担着吊装、三坐标检测和校枪方面的功能。夹具体的加工精度直接影响定位机构的准确性，所以对工作面的平面度和表面粗糙度均有严格的要求。在对夹具体进行设计时，不仅要考虑其强度以及空间要满足实际装配以及测量方面的需要，同时还要减少夹具的自重以及缩小夹具的外形尺寸。比如根据工件的外形以及焊缝之间的要求，来灵活的采用框架或者是单梁的结构，这样可以更好的对材料进行节约以及减轻夹具自重，还能够为机器人提高较大的焊接空间，使焊接的质量以及效率有所提高。

2.2定位装置

2.2.1定位的材料以及强度因为焊接夹具的使用频率比较高，为了能够更好的满足定位部件的使用寿命和精度方面的要求，对于每个定位部件都要要求着具有着足够的硬度以及刚性，所以，定位部件一般选用四十五号的钢并且进行热处理来增加耐磨性，一些个别的定位销使用胀销的可以使用65Mn或者是其他的材料。如果定位部件距离焊缝较近容易使定位件与工件焊接，可以选择铜来作为定位件使用的材质，可以避免熔池与定位装置粘连。

2.2.2定位装置的可调性由于组成汽车的零部件通常是冲压或拉延成形的空间曲面体，其结构的形状相对来说比较复杂，而一致性方面也不是很好，所以，为了方便进行更换以及调整，定位件的材料要尽量的支持分体的设计。定位结构在设计时尽可能的设计成为组合可调式的。

2.2.3对工件的可拆性来说，主要是针对定位销。有一部分工件上面的有孔距离焊缝较远或焊缝较短，这时可用固定销或气缸辅助穿抽销的结构来进行定位。但是因为汽车零部件间主要定位孔，定位精度方面的要求相对来说比较高，焊缝较长，焊后变形大，从而导致焊接后工件拆却比较困难，这时就可以考虑用胀销机构。除此之外，还可以进行增加顶出机构的方法把工件进行顶出。

2.3夹紧装置

焊接装置中的夹紧元件主要是包括手动夹钳、气动夹钳、气缸、液压缸以及气一液转换缸等，在对夹具装置仅是设计要对以下几点进行考虑：

2.3.1夹紧力的作用点对薄板的冲压件，其作用力要作用到支撑点上面，只有对刚性很好的工件才可以作用到几个支撑点所构成的平面上面，以此来避免夹紧力导致工件弯曲。

2.3.2夹紧装置的可调性对于形状比较复杂而且高度不一致的工件，夹紧的机构是可以做出矫型多点夹紧，或者是角度可以调的形式，这种结构可以更好的板状压紧点以及工件之间的充分接触，对于工件复杂的表面相对比较适合。

2.3.3为了更好的方面工人进行装卸件，在对夹紧装置进行打开时，其打开的放心尽量不在操作工人的一侧，以此来避免压紧臂的高度会影响工人的装卸件。如果有必要的话还可以把压紧装置安装在滑动的导轨上面，通过气缸的带动。在工件安装好之后，压紧装置将会自动的滑入到压紧区来进行压紧，焊接完成之后又会自动的打开，从而来划出到装卸的工位。

3.焊接机器人焊接夹具柔性化设计

随着我国工业化产业的发展，不仅仅对焊接机器人提出了更高的要求，更是高质量夹具设计的挑战，这些主要在夹具的柔性设计中。

3.1夹具和梁整体快速更换设计

夹具梁和变位机之间的快速更换可以充分体现出其快换设计，夹具梁安装在板的每一册，每个板都配有一个定位销，定位仪器的两端也安装。安装定位销的L板侧，定位方法的关键槽槽的另一侧，从上到下安装的连接，夹具和夹具梁整体，这种快速更换结构简单可靠，定位重复性好，以成为机器人公司常见的快速变更结构标准。

3.2夹具和梁部分快速更换设计

这种设计也有两种，第一种与整体快换相类似。第二种类型是更多的产品类型，更相似，互换性要求高，夹具梁分为同一标准模块，固定梁上的定位销根据标准尺寸分布，夹具可按照要求夹具梁标准尺寸的底板，底板做标准销与引脚定位。

4.简要实例分析仿形焊接夹具设计要点

结合本人的实际工作经验，本人曾经完成过多种焊接夹具的开发设计，以仿形焊接夹具设计为例，其设计效果如下图1所示，该蜗壳仿形焊接夹具设计要点如下：①此结构用于在使用标准结构不能实现压紧的定位器；②设计时应注意薄壁钣金的装夹顺序，防止装夹过程中产品损伤；③注意薄壁产品焊接后变形问题，采用循环冷却及大面积仿形定位。④注意气缸开闭运动干涉及气缸、导轨等精密元件防护。

图1

结束语：总之，在工业制造行业中，工装夹具是焊接机器人生产的重要部分，因此必须要掌握夹具设计的基本原理以及准则的基础。随着我国社会的不断发展，工业制造行业将会不断进步，机器人焊接夹具的灵活性将越来越广泛，这就要求相关人员加大对焊接机器人夹具设计的研究，提升焊接夹具的设计水平，促进我国工业制造业的稳步前进。

参考文献

[1]姚继光.焊接夹具设计及标准化[J].科技资讯.2013.

[2]孙学娟，杨静，武晋.侧围总成焊装夹具设计与机器人焊接模拟[J].焊接.2016.

[3]任冬艳，刘凤丽，王振涛，等.机器人焊接夹具的设计要点分析[J].科技风.2017.