一種斷路器裝配焊接工裝的設(shè)計(jì)研究

朱家洲 衛(wèi)俊俊 趙昌富 杭恩照

（南京埃斯頓機(jī)器人工程有限公司，南京 210000）

1 斷路器裝配焊接的結(jié)構(gòu)和工作原理

斷路器是由底板、彎板、左右側(cè)板、左右支撐件、固定連接件和隔板上連接件裝配焊接而成，要求工件整體性要好，工件各板、支撐件和連接件之間均通過焊接固定。斷路器工裝對(duì)各零件加工尺寸、零件間的裝配位置關(guān)系要求較高，不容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配焊接。為了使零件在每一次操作過程中都可以按照準(zhǔn)確位置進(jìn)行安裝，必須通過工裝夾進(jìn)行輔助操作[1]。本設(shè)計(jì)提供一種斷路器裝配焊接工裝，如圖1所示。各組成部件相互配合實(shí)現(xiàn)工件的定位，配合上料機(jī)器人和焊接機(jī)器人，完成斷路器的自動(dòng)裝配焊接。

圖1 斷路器裝配焊接工裝

2 斷路器裝配焊接工裝工作流程

為了配合裝配機(jī)器人和焊接機(jī)器人，斷路器裝配焊接工裝需要按照一定的工作流程完成焊接工作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化后的工作流程如下。

2.1 工料準(zhǔn)備階段

上料機(jī)器人將工件底板放置于工裝組件工件墊板上，通過底板銷孔與工件定位銷進(jìn)行定位，工件前擋塊和工件后擋塊輔助限位，放置完成后，底板電磁吸盤通電，通過磁力吸住底板。

2.2 大、小板組件焊接

首先上料機(jī)器人通過抓手將小板組件放置于底板上對(duì)應(yīng)方孔內(nèi)，左側(cè)工裝下滑臺(tái)和右側(cè)工裝下滑臺(tái)相向移動(dòng)，小板芯軸左、右頂針頂住小板組件芯軸進(jìn)行定位，然后焊接機(jī)器人開始焊接。焊接完成后，左側(cè)工裝下滑臺(tái)和右側(cè)工裝工裝下滑臺(tái)背向移動(dòng)，小板芯軸左、右頂針與小板組件芯軸脫開，上料機(jī)器人通過抓手將大板組件放置于底板上對(duì)應(yīng)方孔內(nèi)，重復(fù)上述定位操作，然后進(jìn)行大板組件焊接操作。

2.3 左、右側(cè)板焊接

接下來是左、右側(cè)板焊接工作，前側(cè)工裝組件的水平氣缸和后側(cè)工裝組件的工裝氣缸進(jìn)行配合，前側(cè)工裝水平滑臺(tái)和后側(cè)工裝滑臺(tái)相向移動(dòng)，上料機(jī)器人通過抓手抓取左側(cè)板，并通過側(cè)板前、后導(dǎo)向裝置將之安裝至底板上，然后左側(cè)工裝組件下滑臺(tái)往側(cè)板方向移動(dòng)，移動(dòng)到位后，左側(cè)工裝下滑臺(tái)電磁吸盤通電，吸住左側(cè)板，焊接機(jī)器人開始焊接，將左側(cè)板焊接在底板上。接下來上料機(jī)器人通過抓手抓取右側(cè)板，并通過側(cè)板前、后導(dǎo)向裝置將之安裝至底板上，右側(cè)工裝下滑臺(tái)氣缸驅(qū)動(dòng)使右側(cè)工裝下滑臺(tái)往側(cè)板方向移動(dòng)，移動(dòng)到位后，右側(cè)工裝下滑臺(tái)電磁吸盤通電，吸住右側(cè)板，焊接機(jī)器人開始焊接，將右側(cè)板焊接在底板上。

2.4 彎板焊接

上料機(jī)器人抓取后彎板，并放置于左側(cè)板、右側(cè)板和底板上，在水平移動(dòng)氣缸驅(qū)動(dòng)下，龍門水平滑臺(tái)往前移動(dòng)，而龍門豎直氣缸驅(qū)動(dòng)龍門豎直滑臺(tái)下移，使后彎板上、下壓板壓于后彎板上。接下來，左、右側(cè)工裝上滑臺(tái)相向移動(dòng)，到達(dá)指定位置后，左、右側(cè)工裝下滑臺(tái)電磁吸盤通電，分別吸住左側(cè)板和右側(cè)板，并通過后彎板左前和右前壓頭壓住后彎板，消除后彎板與側(cè)板間的間隙，然后機(jī)器人開始焊接工作，將后彎板、側(cè)板和底板進(jìn)行焊接固定。

2.5 中板組件焊接

左、右兩側(cè)工裝上滑臺(tái)背向移動(dòng)復(fù)位，前側(cè)工裝組件豎直氣缸和前側(cè)工裝水平氣缸復(fù)位。上料機(jī)器人抓取中板組件，在前側(cè)工裝水平氣缸驅(qū)動(dòng)下，前側(cè)工裝水平滑臺(tái)向工件方向移動(dòng)，前側(cè)工裝豎直氣缸驅(qū)動(dòng)前側(cè)工裝豎直滑臺(tái)上移，將中板組件頂升到位。接下來，左、右兩側(cè)工裝上滑臺(tái)相向移動(dòng)，中板芯軸左、右頂針頂住中板組件芯軸，然后機(jī)器人開始焊接，將中板組件焊接在后彎板上，工件裝配焊接完成。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作數(shù)據(jù)顯示，本文所提供的斷路器裝配焊接工裝，可以與機(jī)器人配合使用，完成自動(dòng)裝配焊接任務(wù)，大大地提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3 斷路器裝備焊接工裝關(guān)鍵技術(shù)

本文設(shè)計(jì)研究的斷路器裝配焊接工裝，配合上料機(jī)器人和焊接機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)斷路器自動(dòng)裝配焊接目標(biāo)，在此過程中，需要注意幾點(diǎn)以下關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 消除大板、中板和小板的平行度偏差

斷路器裝配焊接工裝對(duì)大板、中板和小板的平行度要求較高，因此本工裝通過機(jī)器加工和安裝，保證左、右側(cè)工裝組件的小板芯軸左頂針、大板芯軸左頂針以及中板芯軸左頂針相對(duì)位置正確，并且依靠頂針定位的方式來保證大板、中板和小板的平行度，降低了廢品率。

3.2 保證大板、中板和小板安裝孔同軸度

大板、中板和小板安裝孔的同軸度由高精度安裝軸定位，安裝軸利用中頂尖孔進(jìn)行定位，方便加工，保證了焊接工裝具有穩(wěn)固的夾緊力[2]。依靠該技術(shù)，本研究的斷路器裝配焊接工裝三軸裝配精度較高，滿足使用要求。

3.3 多點(diǎn)壓實(shí)，受力均勻

本設(shè)計(jì)采用6點(diǎn)下壓法對(duì)后彎板進(jìn)行壓實(shí)，即后彎板左前壓頭、后彎板右前壓頭各1點(diǎn)；后彎板上壓板、后彎板下壓板各2點(diǎn)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠解決后彎板形狀復(fù)雜、加工精度不高的問題，并且消除后彎板與側(cè)板、底板間的間隙，保證裝配質(zhì)量。

3.4 工件焊接的一致性

本文設(shè)計(jì)的斷路器裝備焊接工作，采用機(jī)器人配合焊接方式，保證了工件焊接的一致性，降低了焊縫形位偏差。

4 結(jié)論

針對(duì)傳統(tǒng)廠家人工裝配效率低下，且無法保證裝配精度的問題，本文設(shè)計(jì)了一種與機(jī)器人配合使用的斷路器裝配焊接工裝，不僅有效地解決了上述問題，而且具備安裝拆卸方便、工件本體不受損壞、生產(chǎn)效率高和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。