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目前，國內(nèi)各大摩托車生產(chǎn)企業(yè)都在上自動(dòng)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(dòng)化，日產(chǎn)焊接機(jī)器人及變位機(jī)都能滿足自動(dòng)化要求，自動(dòng)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(jì)的合理性最為重要。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(chǎng)需求，生產(chǎn)有競(jìng)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。

  一、 機(jī)器人三維柔性焊接平臺(tái)工裝夾具優(yōu)越于普通焊接夾具的特點(diǎn)

  ⑴、對(duì)零件的定位精度要求更高，焊縫相對(duì)位置精度較高，焊縫≤1mm。

  ⑵、焊接工件一般由多個(gè)簡單零件組焊而成，而這些零件的裝配和定位焊，在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(gè)個(gè)單獨(dú)進(jìn)行的。

  ⑶、機(jī)器人焊接工裝夾具前后工序的定位須一致。

  ⑷、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(dòng)手動(dòng)插銷。

  ⑸、機(jī)器人焊接工裝夾具應(yīng)盡量采用汽缸壓緊，且需配置帶磁開關(guān)的氣缸。以便將壓緊信號(hào)傳遞給焊接機(jī)器人。

  ⑹、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?qū)ぜM(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(jì)機(jī)器人焊接工裝夾具時(shí)要充分考慮這些區(qū)別，使設(shè)計(jì)出來的夾具，能滿足使用要求。

  二、對(duì)機(jī)器人焊接工裝夾具的設(shè)計(jì)要求

  ⑴、機(jī)器人焊接工裝夾具應(yīng)動(dòng)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(shí)，應(yīng)能自鎖。

  ⑵、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。

  ⑶、夾緊可靠，剛性適當(dāng)。夾緊時(shí)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(dòng)滑移，又不使焊件的拘束度過大而生產(chǎn)較大的應(yīng)力。

  ⑷、夾緊時(shí)不應(yīng)破壞焊件的表面質(zhì)量，夾緊薄件時(shí)，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。

  ⑸、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。

  ⑹、為了便于控制，在同一個(gè)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(dòng)力源。

  ⑺、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、焊接平臺(tái)工裝夾具設(shè)計(jì)方案的確定

  確定工裝夾具方案時(shí)，夾具的合理性和經(jīng)濟(jì)性是主要考慮的因素。當(dāng)焊件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(shí)，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(shí)要對(duì)上述各因素進(jìn)行綜合分析，只有通盤考慮，才能制定出最佳的設(shè)計(jì)方案。具體確定設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)聯(lián)系以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：

  ⑴、車架的形狀和尺寸是確定夾具設(shè)計(jì)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)。

  ⑵、裝焊工藝對(duì)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。

  ⑶、車架的班產(chǎn)量。我們?cè)谠O(shè)計(jì)機(jī)器人焊接工裝夾具時(shí)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

  ⑴、車架在夾具中的定位

  在設(shè)計(jì)焊接夾具時(shí)，首先應(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(jì)摩托車車架車頭組焊夾具時(shí)，有兩種旋轉(zhuǎn)方式：①將車架立管旋轉(zhuǎn)到與水平面垂直位置。②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(shí)，應(yīng)注意方便焊接和裝卸作業(yè)的進(jìn)行，同時(shí)要考慮焊接變形的影響。如果定位器對(duì)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。

  ⑵、定位器

  對(duì)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，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。

  ⑶、夾具體

  各種焊接變位機(jī)械上的工作臺(tái)以及裝焊車間里的各種固定式鑄鐵平臺(tái)，就是通過的夾具體，在其臺(tái)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(jì)的。

  對(duì)夾具體的要求是：① 有足夠的強(qiáng)度和剛度;② 便于裝配和焊接作業(yè)的實(shí)施;③ 能將裝焊好的焊件方便的卸下;④ 滿足必要的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、通水、通氣及通風(fēng)條件;⑤ 容易清理焊渣、銹皮等臟物;⑥有利于定位器、夾緊機(jī)構(gòu)位置的調(diào)節(jié)與補(bǔ)償;⑦必要時(shí)，還應(yīng)具有反變形的功能。

  五、焊接所需夾緊力的確定

  裝配、焊接焊件時(shí)，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(duì)焊件施以反變形所需的夾緊力;第三類是為了保證安裝精度，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(tái)具上，為了防止焊件翻轉(zhuǎn)變形時(shí)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)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(jì)夾具時(shí)，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(dòng)、液壓、彈性等夾緊機(jī)構(gòu)中是不難實(shí)現(xiàn)的。