汽車機器人柔性焊接工作站仿形工裝技術

王大鵬，楊小剛

（邢臺職業技術學院，邢臺 054035）

0 引言

汽車機器人柔性焊接工程是汽車整車制造中的重要環節之一。其主要特點是：采用數量龐大的機器人和計算機控制的自動化焊裝設備構成汽車焊接作業的柔性焊接生產線。焊接機器人的類型包括：點焊機器人，CO2氣體保護弧焊機器人，TIG弧焊機器人，MIG弧焊機器人，MAGW弧焊機器人，等離子弧焊接（切割）機器人等。

1 機器人柔性焊接生產線技術

機器人柔性焊接生產線技術的應用比國外晚大概15年左右，但隨著相關設計人員的不斷探索并借鑒國內外的先進思路，國內的焊接技術得到了長足的進步和發展。對目前還處在制造大國的中國，偶爾國外的原裝圖紙也會給國內的業內人士帶來思維的另一個契機。但是，由于原材料的不同和理解力的偏頗，偶爾也造成國外設計理念的水土不服：經過國外嚴苛校核計算的翻轉機，在生產車間運轉了幾天就出現嚴重的變形。這種事件可被歸結為加工制造的材料或者焊接質量的原因，沒有完全讀懂圖紙往往也是其中的一項重要因素。但隨著經驗的豐富和無數次挫折的積累，國外的設計思路最終仍會變成經驗的沉積，成為可以借鑒的設計典范。拿之前設計過的類似工裝夾具設計的優點變為新設計方案的核心變得尤為突出，也使得設計周期大大縮短。

1.1 機器人柔性焊接存在的問題

挑剔的客戶因為迎合上一級客戶的要求，往往會硬性規定一臺工作站的氣缸數量等，有時一個很簡單的工件往往多出很多不必要的定位壓緊點，但畢竟這只是偶然現象，大部分設計細節仍然可以慢慢標準化的。主流就是隨著設計數量和經驗的不斷積累，機器人柔性焊接工裝零部件也慢慢的形成了一定的標準，每家相關企業都慢慢建立了自己的設計庫，形成自身獨到的設計標準，在業內形成一定的影響力，使得焊接工裝的設計時間大幅度縮短，市場競爭也變得尤為慘烈。

怎樣才能更加降低成本，使得設計周期大幅度縮短，適應更快、更精、更適用的生產理念仍然是精明的企業家追逐的方向和夢想。仿形工裝技術的理念隨著加工制造主機的精度和速度的提高慢慢進入企業家的視線。

1.2 工裝的仿形技術

什么是工裝的仿形技術呢？首先，工件的空間多維的角度和多角度的定位基準孔使得設計工裝時要不斷考慮結構，盡量接近工件的空間角度，實現工件的自由度的完全控制并盡量避免過度定位；實現裝夾和拆卸方便；為焊接作業讓出相應的位置，使得機器人的焊接姿態更加合適，提高機器人工作狀態的穩定性和一致性。仿形技術就是在工件三維數模上把需要躲避的焊接空間和定位基準都一次性疊加到工件本身，然后經過設計模具思路的拔模處理，生成相應的“模具”。而后，切除非精度要求區域和不必要的定位空間。形成相應位置的固定支架和安裝仿形塊體空間曲面。

把滿足加工切削量要求的塊體安裝在提前加工好的標準支撐件上，固定到標準的焊接平臺或回轉機構的主回轉梁上。在數控龍門銑平臺上定位夾緊，經過粗略加工和半精加工、精加工，一次性完成夾具的本體加工，另配以標準的壓緊機構，大大縮短設計和加工周期。

本加工流程的關鍵點在于提前制造一定規格相應高度的定位支撐標準件和標準底梁。使得工裝的設計周期和加工速度實現質的飛躍，盡量回避設備夾具本身的調試工作。設計實物如圖1、圖4所示。

圖1 標準支撐件

圖2 標準調整組件

圖3 手動標準夾緊機構

圖4 翻轉機

2 結束語

快捷的設計和加工制造，源于快節奏的思維變通和嚴苛的設計、加工依據；實踐是檢驗真理的唯一標準，那么把思路帶入到實踐中去才會不斷地豐富和完善理念，經過一些相關的嘗試這種思路是可行的，然而是不是最好的還有待于后來人的不斷探索和驗證。

[1]盧本，盧立楷. 汽車機器人焊接工程[M]. 北京: 機械工業出版社，2005.

[2]王啟平. 機床夾具設計[M]. 哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社，1985.12.