用于汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人焊接夾具設(shè)計(jì)

姚才陽 陳鶴瓏 呂偉

摘要：汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人是汽車生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，已經(jīng)得到了汽車行業(yè)的廣泛關(guān)注。本文將圍繞用于汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人焊接夾具設(shè)計(jì)原則進(jìn)行闡述，詳細(xì)的分析具體的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，堅(jiān)持實(shí)事求是基本原則，旨在為日后焊接夾具研究工作的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：汽車生產(chǎn)線;機(jī)器人;焊接夾具

前言

在對汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人焊接夾具的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究的過程中，主要以汽車工藝、機(jī)器人以及安全三個方面為出發(fā)點(diǎn)，以此掌握機(jī)器人焊接夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，注重加強(qiáng)機(jī)器人焊接夾具的設(shè)計(jì)工作，有助于規(guī)范汽車生產(chǎn)線，使之適應(yīng)當(dāng)前企業(yè)行業(yè)發(fā)展的實(shí)際需要。

1. 用于汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人焊接夾具設(shè)計(jì)原則

在對用于汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人焊接夾具設(shè)計(jì)原則進(jìn)行分析的過程中，主要從汽車工藝、機(jī)器人以及安全三個方面進(jìn)行考慮。第一，汽車工藝。在企業(yè)焊接作業(yè)的過程中，注重將組件整合在一起，實(shí)現(xiàn)焊接總成，在此環(huán)節(jié)中需要保證各組合環(huán)節(jié)的有效銜接，汽車的整體焊接精度與組件的焊接精度有關(guān)，要對組件以及總成夾具綜合分析，保證焊接夾具設(shè)計(jì)的統(tǒng)一性。第二，機(jī)器人。機(jī)器人焊接效率較高，為了保證機(jī)器人焊接作業(yè)有效進(jìn)行，在焊接夾套設(shè)計(jì)的過程中要為機(jī)器人焊接留有充足的空間，以此要保證焊接夾具設(shè)計(jì)的可靠性。第三，安全。機(jī)器人焊接夾具的有效應(yīng)用能夠減少人力資源的消耗，要將人體工程應(yīng)用其中，確保零部件裝配的準(zhǔn)確性，要在提升生產(chǎn)效率的同時實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全，因此要保證焊接夾套設(shè)計(jì)的安全性。

2. 用于汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人焊接夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1夾具體設(shè)計(jì)

夾具體功能廣泛，對定位結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性造成影響，能夠?qū)崿F(xiàn)三坐標(biāo)的檢測以及校槍。要在夾具體設(shè)計(jì)的過程中對工作面的平面度以及粗糙度進(jìn)行充分的了解，在設(shè)置夾具體強(qiáng)度環(huán)節(jié)中要結(jié)合裝配的實(shí)際情況，保證夾具體的空間與測量的標(biāo)準(zhǔn)保持一致。同時，為了提升夾具體設(shè)計(jì)的精度，要對夾具體的自重進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，以減輕夾具體的自重為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，在設(shè)計(jì)夾具體外形尺寸時要堅(jiān)持最小化的原則。例如：在夾具體設(shè)計(jì)的過程中，為了有效降低夾具體的自重，可以將單梁式結(jié)構(gòu)應(yīng)用其中，在節(jié)約了材料的同時也包保證了氣管與電信號之間的有效連接。采用單梁結(jié)構(gòu)有助于給機(jī)器人焊接作業(yè)營造良好的焊接環(huán)境，以此保證焊接作業(yè)的有效進(jìn)行。

2.2定位裝置設(shè)計(jì)

在定位裝置設(shè)計(jì)的過程中主要從定位件的材料與強(qiáng)度、定位裝置的可調(diào)性以及工件的可拆卸性角度進(jìn)行分析。第一，定位件的材料以及強(qiáng)度。由于汽車生產(chǎn)線處于長時間運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，其中機(jī)器人焊接夾具的使用頻率隨之上升，這在一定程度上給定位件的強(qiáng)度提出了更高的要求，要注重提升定位件的耐磨性，為了保證定位件使用的精確性，可以發(fā)揮45號鋼的優(yōu)勢，并通過預(yù)加熱的方式提升定位件的硬度，關(guān)注定位件與焊縫之間的距離，當(dāng)二者距離較近時可以選擇銅材質(zhì)的定位件，以此防止定位件與工件產(chǎn)生焊接的現(xiàn)象。

第二， 定位裝置的可調(diào)節(jié)性。為了實(shí)現(xiàn)對汽車組件的調(diào)整，在定位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，要將其設(shè)計(jì)成組合可調(diào)式的，當(dāng)不符合車型時可以對其進(jìn)行自由的更換與調(diào)節(jié)。汽車零件表面形狀較為復(fù)雜且不規(guī)則，為了防止出現(xiàn)變形的問題，在定位裝置形式的選擇上可以選擇三個圓柱銷支撐定位來實(shí)現(xiàn)，保證了定位面準(zhǔn)確性的同時也實(shí)現(xiàn)了定位裝置的可調(diào)節(jié)性。

第三， 工件的可拆卸性。汽車零部件在焊接的過程中，由于焊接后會出現(xiàn)形變的現(xiàn)象，增加了拆卸的難度，而此時將脹銷機(jī)構(gòu)應(yīng)用其中可以有效的緩解由于焊接縫較長而引起的拆卸難度大的問題[1]。

2.3夾緊裝置設(shè)計(jì)

在加緊裝置設(shè)計(jì)的過程中要充分掌握夾緊力的作用點(diǎn)、夾緊力的大小、加緊裝置的可調(diào)節(jié)性以及拆卸的靈活性等。第一，從夾緊力的作用點(diǎn)角度進(jìn)行分析，主要在薄板沖壓件中的支承點(diǎn)上發(fā)揮作用，這是由于薄板沖壓件的剛性較好，避免出現(xiàn)夾緊力彎曲的問題。第二，從夾緊力的大小角度進(jìn)行分析，關(guān)注工件裝配與定位支承之間的位置關(guān)系，最佳的夾緊力能夠使二者處于貼合的狀態(tài)，防止發(fā)生彈性形變。例如：在夾緊力設(shè)計(jì)的過程中，要結(jié)合鋼板的厚度以及貼合間隙，當(dāng)前者為1.2mm，后者在≤0.8mm時，此時的夾緊力的大小需要在300-750N之間。第三，從夾緊裝置的可調(diào)性角度進(jìn)行分析，為了符合工件表面的實(shí)際情況，可以設(shè)計(jì)橋形多點(diǎn)夾緊結(jié)構(gòu)，保證與工件充分貼合。第四，從方便拆卸角度進(jìn)行分析，借助氣缸帶動的形式，關(guān)注滑動導(dǎo)軌的運(yùn)行情況，并將夾緊裝置安裝其中，此時焊接完成之后將壓緊裝置自動打開，使之與裝卸工位保持一致[2]。

2.4夾具的柔性設(shè)計(jì)

夾具的柔性設(shè)計(jì)主要包括夾具和梁整體快速更換設(shè)計(jì)、夾具和梁部分快速更換設(shè)計(jì)兩個方面。第一，夾具和梁整體快速更換設(shè)計(jì)。主要在產(chǎn)品部件差距較大的情況下發(fā)揮作用，關(guān)注板的狀態(tài)，并將夾具梁準(zhǔn)確的安裝在板的側(cè)面，為了保證焊接的有效進(jìn)行，則需要將定位銷安裝其中，并將其準(zhǔn)確的安裝在定位器的兩端。該設(shè)計(jì)方式的定位重復(fù)性較好，在連接的過程中要堅(jiān)持從上到下的安裝順序，使之夾具與夾具梁處于整體的狀態(tài)。第二，夾具和梁部分快速更換設(shè)計(jì)。主要在特性相似的產(chǎn)品中發(fā)揮優(yōu)勢，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中可以參照夾具和梁整體快速更換設(shè)計(jì)，還可以對夾具梁的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定，保證處于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在固定梁定位銷的分布上要堅(jiān)持科學(xué)性的基本原則，與標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行比較。在該設(shè)計(jì)的過程中需要對底板進(jìn)行引腳的定位，以此保證符合梁標(biāo)準(zhǔn)尺寸。

結(jié)論

用于汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人焊接夾具設(shè)計(jì)的要點(diǎn)較多，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中將夾具體、定位裝置以及夾緊裝置有效的結(jié)合在一起，科學(xué)的選擇定位件的材料以及強(qiáng)度，并對定位裝置的可調(diào)性與可拆卸性進(jìn)行分析，以此促進(jìn)汽車行業(yè)的可持續(xù)健康運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]樊志家，高超.關(guān)于焊接工裝夾具設(shè)計(jì)過程的研究[J].金屬加工（熱加工），2020（01）：43-45.

[2]劉志武.基于CATIA汽車前橫梁焊裝線夾具設(shè)計(jì)及分析模擬[J].自動化與儀器儀表，2018（06）：90-93.