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文檔簡介
1、摩托車車架機(jī)器人焊接夾具的設(shè)計進(jìn)入 21 世紀(jì)以來,隨著我國改革步伐的加快和國民經(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)市場需求,生產(chǎn)有競爭力的產(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。目前,國內(nèi)各大摩托車生產(chǎn)企業(yè)都 在上自動化生產(chǎn)線,如何更好的實(shí)現(xiàn)摩托車車架焊接生產(chǎn)自動化,自動化生產(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,焊接夾具設(shè)計的合 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):對零件的定位精度要求更高,焊縫相對
2、位置精度要求較高,應(yīng)w1mm由于焊件一般由多個簡單零件組焊而成,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個單獨(dú)進(jìn)行的。機(jī)器人焊接工裝夾具前后工序的定位須一致。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手動插銷。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 將壓緊信號傳遞給機(jī)器人控制系統(tǒng)。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)計機(jī)器人焊 接工裝夾具時要充分考慮這些區(qū)別,使設(shè)計出來的夾具,能滿足使用要
3、求。二、對機(jī)器人焊接工裝夾具的設(shè)計要求機(jī)器人焊接工裝夾具應(yīng)動作迅速、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,應(yīng)能自鎖夾具應(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。夾緊可靠,剛性適當(dāng)。夾緊時不破壞焊接的定位位置和幾何形狀,夾緊后既不 使焊件松動滑移,又不使焊件的拘束度過大而生產(chǎn)較大的應(yīng)力。夾緊時不應(yīng)破壞焊件的表面質(zhì)量,夾緊薄件時,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。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。為了便于控制,在
4、同一個夾具上,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力源。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)計方案的確定確定工裝夾具方案時,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,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要對上述各因素進(jìn)行綜合分 析
5、,只有通盤考慮,才能制定出最佳的設(shè)計方案。具體確定設(shè)計方案時,應(yīng)聯(lián)系以 下幾個方面進(jìn)行考慮:車架的形狀和尺寸是確定夾具設(shè)計方案、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)。裝焊工藝對夾具的要求。夾緊除定位、夾緊可靠外,還應(yīng)便于裝配和卸件。車架的班產(chǎn)量。我們在設(shè)計機(jī)器人焊接工裝夾具時必須使夾具的結(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 車架在夾具中的定位6 點(diǎn)定則指限制 6 個方向運(yùn)動的自由度, 在設(shè)計車身焊裝夾具時, 常有兩種誤解, 一是認(rèn)為 6 點(diǎn)
6、定位則對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 個方向運(yùn)動的自由度理解為限制 6 個方向的自 由度,焊接夾具設(shè)計的宗旨是限制 6 個方向運(yùn)動的自由度,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)識了薄板沖壓件 焊裝生產(chǎn)的特點(diǎn),同時又正確理解了 6 點(diǎn)定則,才能正確應(yīng)用這個原則。從定位原 則看,支承對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)計焊接夾具時,首先
7、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)計摩托車車 架車頭組焊夾具時,有兩種旋轉(zhuǎn)方式:將車架立管旋轉(zhuǎn)到與水平面垂直位置。 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,應(yīng)注意不防礙焊接和裝卸作業(yè)的進(jìn)行,同時要考慮 焊接變形的影響。如果定位器對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。定位器對定位器的技術(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
8、,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。夾具體各種焊接變位機(jī)械上的工作臺以及裝焊車間里的各種固定式平臺,就是通過的 夾具體,在其臺面上開有安裝槽、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)計的。對夾具體的要求是:有足夠的強(qiáng)度和剛度;便于裝配和焊接作業(yè)的實(shí)施;能將裝焊好的焊件方便的卸下;滿足必要的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、通水、通氣及通風(fēng)條 件;容易清理焊渣、銹皮等臟物;有利于定位器、夾緊機(jī)構(gòu)位置的調(diào)節(jié)與補(bǔ)償; 必要時,還應(yīng)具有反變
9、形的功能。五、焊接所需夾緊力的確定裝配、焊接焊件時,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,焊前對焊件施以反變形所需的夾緊力;第三類是在焊件裝配時,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具上,為了防止焊件翻轉(zhuǎn)變形時在重力作用下不致 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
10、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)計夾具時,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、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)對夾緊機(jī)構(gòu)的基本要求如下:、夾緊作用準(zhǔn)確,處于夾緊狀態(tài)時應(yīng)能保持自鎖,保證夾緊定位的安全可靠。、夾緊動作迅速,操作方便省力,夾緊時不應(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。、結(jié)構(gòu)力求簡單,便于制造和維修。機(jī)器人焊接夾具的夾緊機(jī)構(gòu)主要有手動夾緊機(jī)構(gòu)和氣動夾緊機(jī)構(gòu)兩類,手動夾 緊機(jī)構(gòu)為輔助夾緊機(jī)構(gòu),采用手動夾緊機(jī)構(gòu)時必須考慮鎖緊機(jī)構(gòu),氣動夾緊機(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,氣缸的缸徑不宜 過大,通常選用直徑為50mnt勺氣缸。結(jié)束語 摩托車車架機(jī)器人焊接夾具的設(shè)計是一門經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的綜合性技術(shù),在設(shè)計時 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
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