汽車座椅焊接機器人系統(tǒng)的設(shè)計

高鵬飛

(唐山松下產(chǎn)業(yè)機器有限公司，河北唐山，063020)

1 引言

在眾多制造業(yè)中，應(yīng)用工業(yè)機器人最廣泛的領(lǐng)域是汽車及汽車零部件制造業(yè)。隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，中國目前已經(jīng)是世界第一汽車生產(chǎn)和消費市場，相應(yīng)地，汽車零部件配套企業(yè)也增量迅猛。

汽車座椅是車身內(nèi)部的重要裝置之一，其主要功能是為駕駛員提供便于操作、舒適而安全的駕駛位置，為乘客提供舒適、安全的乘坐空間。機器人焊接可以保證座椅良好的焊接成形和焊接強度，其優(yōu)質(zhì)的焊接夾具可以保證座椅的尺寸精度，大批量生產(chǎn)也可以保證焊接出來的產(chǎn)品具有良好的一致性，能夠為主機廠提供品質(zhì)合格的座椅骨架，滿足其裝車精度和強度試驗，從而給司乘人員提供安全、舒適的乘車環(huán)境。

2 座椅夾具建模與焊接機器人系統(tǒng)設(shè)計

一般來說，機器人焊接用零件表面不得有銹跡、油污等影響焊接質(zhì)量的缺陷，尺寸應(yīng)與圖紙相符且有良好的一致性，相結(jié)合零件的裝配間隙在0.5-1mm之內(nèi)。

汽車后排座椅靠背3D數(shù)模如圖1所示。

圖1 汽車后排座椅靠背3D數(shù)模

該產(chǎn)品由33個零部件組成，一般如此復(fù)雜的零件需要分工序去焊接，先焊接管框，再焊接鋼絲，但是本套設(shè)備將此33個零部件在一套夾具上一次裝卡完成焊接，減少了二次裝卡帶來的裝配誤差，但是夾具復(fù)雜程度提高。

夾具是機器人焊接系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，其作用是將各個零件采用各種裝卡定位機構(gòu)組裝在一起，其設(shè)計制造的質(zhì)量直接關(guān)系到產(chǎn)品的尺寸精度和焊縫質(zhì)量，也直接關(guān)系到操作者操作的便捷程度以及夾具自身的壽命。

夾具3D數(shù)模如圖2所示。

圖2 夾具3D數(shù)模

夾具設(shè)計主要考慮以下幾個要點：

1）認真分析焊接產(chǎn)品的圖紙，找到產(chǎn)品定位基準點，即RPS點，一般圖紙上均由標注。這是整個產(chǎn)品的關(guān)鍵點，必須有效定位夾緊。RPS點是系統(tǒng)為控制汽車綜合誤差而設(shè)定的有效手段，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在主機廠及相關(guān)配套廠中。

2）確定除RPS點以外的各個零部件的定位方式和壓緊方式。

3）分析焊縫所處位置，一般將較多焊縫的面朝上，便于機器人焊接。

4）定位壓緊方案和工件姿態(tài)確定完畢后，開始進行系統(tǒng)設(shè)計。首先將焊槍對準焊縫，裝配到夾具中，并確?？梢院附邮┕?。

5）為了控制焊接變形，工件定位點均設(shè)置墊片調(diào)整機構(gòu)，用于調(diào)整反變形和控制精度。

6）考慮工件的裝件順序和工人的操作動作，確保裝件順暢便捷。

7）按照既定的方案進行設(shè)計，氣缸非特殊情況要選擇防飛濺氣缸，氣管采用雙層阻燃管并套上防護管，防止飛濺燙傷管路。

8）若分工序焊接，各個工序的定位基準統(tǒng)一，防止產(chǎn)生誤差。

9）氣缸大小的選擇要保證定位壓緊可靠，壓緊力適中。

10）定位銷、定位塊材料選擇和表面處理要求有可靠的耐磨性。

11）由于座椅后排靠背管框固定在定位塊中，為取件方便，要設(shè)置工件頂升卸件裝置。

12）夾具需要進行三維坐標測量，所以夾具設(shè)計完畢后，對檢測點出具三維坐標數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)布局圖如圖3所示。

圖3 機器人焊接系統(tǒng)布局

機器人焊接系統(tǒng)主要配置見表1。

表1 某生產(chǎn)線機器人焊接系統(tǒng)配置

3 座椅焊接機器人系統(tǒng)特點及應(yīng)用

機器人焊接系統(tǒng)主要特點如下：

1）提高產(chǎn)品焊接質(zhì)量；

2）雙工位布局，機器人利用率高；

3）工位自動換位，操作者在固定位置就可實現(xiàn)裝卸件，降低勞動強度；

4）提高產(chǎn)品焊接效率；

5）改善工人勞動強度和工人工作環(huán)境；

6）便于生產(chǎn)管理；

7）工件一次裝卡完成焊接，降低了二次裝卡帶來的裝配誤差。

該系統(tǒng)目前已經(jīng)通過唐山松下產(chǎn)業(yè)機器有限公司生產(chǎn)，并應(yīng)用在長春、上海等汽車零部件公司中。

圖4 某系統(tǒng)現(xiàn)場

圖5 某汽車座椅后排靠背夾具現(xiàn)場

[1]RationalDims 測量軟件操作手冊，美國OpenDims 2006.

[2]宋金虎. 焊接機器人現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 現(xiàn)代焊接，2011(3): 1-4.