機器人焊接夾具的設計要點分析

任冬艷 劉鳳麗 王振濤 陶冶

摘 要：隨著科技的快速發展，汽車行業也有了質的飛躍，車輛車型更新換代的速度非常快，但是現代化的汽車生產行業更注重車輛產品的質量，和制造車輛的速度以及制造成本，對于一體化的生產線機器人的作用尤為重要，有著不可替代的作用，越來越高的生產強度對工業

機器人的質量和柔性都有很大的要求，因為這關系到機器人高效率和車輛質量，本文主要介紹了車輛生產過程中機器人的作用以及機器人焊接夾具的零件選擇，也對機器人焊接夾具的設計要點進行了淺析，對車輛生產過程有一定的幫助。

關鍵詞：工業機器人；焊接夾具；柔性化設計

如今在科技快速發展的時代，機器人又經過很多年的快速發展，如今已經用在了工業生產的很多地方，涉及面很廣，對企業降低成本和保證生產質量有很大的作用，在生產車間中已經有很多機器人用在生產一線中，尤其是車輛的零部件制造中，隨著車輛的個性化，性能特點和品牌更新，焊接夾具的柔韌性和高效性，顯得尤為重要，這已經成為核心問題而被廣泛關注，

一、排氣系統在轎車中具有的特性以及構成

車輛中的排氣系統是處理發動機尾氣的重要組成部分，分為熱端和冷端，熱端離發動機較遠，冷端離發動機較近，熱端主要是與發動機的排氣口相連接，其中包括歧管，二級凈化器，催化凈化器，法蘭和螺母還有傳感器等，而冷端則是一部分連接熱管，還有一部分包括，后消，尾管，中消，排氣管，掛鉤及法蘭等零件。在排氣系統的設計時，夾具應該滿足其組成零部件的特性和功能，應該對這些都有充分的了解，熱端部件的重要功能之一是凈化，對焊接的密度要求甚高，熱端的部件由于發動機的硬件設施連接很多，所以在耐熱性和精度上都有嚴格的要求。冷端的功能主要是減低噪音，其對焊接的精度要求沒有熱端的高，允許焊接接縫處二次起弧，但是起弧點有所要求，因為冷端的部件有些處在冷凝液體的侵蝕下，所以這些位置，要通過鉤和其他軟連接固定，尺寸控制和精度控制可以適當放松。

二、關于焊接夾具的研究要點

（一）熱端夾具

熱鍛夾具相對于汽車其他部位的焊接工藝而言相對復雜，通常需三至四次才能完成焊接，主要由于部件復雜，致使夾具比其他零件的焊接復雜，一般的過程是 ：一，進氣法蘭+歧管焊接夾具，二，歧管組件+催化轉換器+波紋管+氧傳感器螺母焊接夾具，三，組件+鉤+支架焊接夾具。

1.進氣法蘭和歧管焊接夾具

進口法蘭法蘭歧管焊接更多焊接，因為歧管焊接分布不散，所以工件完成后變形焊接問題非常嚴重，而入口法蘭與發動機連接的重要部件，平直度 要求相對較高，因此固定裝置中的抗變形設計在參考孔和安裝表面上的法蘭選擇，帶有死鎖的壓縮機或大型氣缸的選擇中非常重要，如果考慮到 客戶的維護也可以采用液壓壓縮，如果采用液壓壓縮法，應調整法蘭焊接順序，以降低入口法蘭焊縫的變形濃度。面對這些空間的焊縫分布比較復雜，一道工序中由于焊槍的位置與焊縫的位置有差異所以不能一次性完成，這時就需要設當的增加工序，將復雜的散點通過夾具固定成型，最后用一只固定架對準工件，使自動焊接夾具完成所有焊縫。 為了使歧管和進氣法蘭焊接后的焊接形狀，在歧管焊接夾具前后的工藝定位基準必須一致，另外為了確保工件每次可以安裝到位， 良好的焊接后，必須將管插入入口法蘭。

2.歧管組件加催化轉化器加波紋管氧傳感器螺母焊接夾具

歧管子組件定位可參考歧管組件焊接夾具，注意保持一致的定位基準。 凈化器可以使用圓柱輪廓定位和壓制。 波紋管是一個靈活的部分，也稱為柔性部分，定位需要考慮其長度方向的大小。 由于波紋管的外層較薄，容易受到飛濺的影響。 因此，波紋管部分的夾具需要考慮護罩結構。 出口法蘭定位，定位法蘭在孔和法蘭安裝面上，然后可以通過氣缸壓緊。

（二）焊接冷端夾具

冷端的零部件相對于熱端的較少，主要分為中消和后消，焊接消音器兩屆的部件有管件掛鉤和法蘭以及支架等，由于冷端的零件少，所以余留下的空間也相對較大，對于焊槍的使用空間也大了，工序一般是先完成各法蘭、管件和消聲器之間的環縫連接性焊接，然后進行焊接掛鉤等小尺寸焊縫。但是中，后消，距離熱端比較近，所以應該防止熱端流出的冷凝水的腐蝕，所以對中，后消的焊接點一定要有充分的了解，所以在夾具前期設計時應該對夾具的設計圖紙有充分的認識和了解，定點處的零件選擇要慎重，應該根據零件的特性進行選擇。

三、夾具的柔性設計

隨著多種多樣汽車的出現，不僅僅是對排氣系統的焊接機器人提出了高的要求，更是對高質量夾具設計的挑戰，這些主要在夾具的柔性設計中，柔性的設計主要體現在兩點：第一點是快速更換夾具和梁整體，經常適用于產品部件的較大差異產品部件，另一種設計是夾具梁 電磁閥端子共用。也就是快換夾具，這種設計適合特性相同的產品，

（一）夾具和梁整體快速更換設計

夾具梁和變位機之間的快速更換可以成分體現出其快換設計，夾具梁安裝在板的每一側，每個板都配有一個定位銷，定位器的兩端也安裝。 安裝定位銷的L板側，定位方法的關鍵槽槽的另一側，從上到下安裝的連接，夾具和夾具梁整體，這種快速更換結構簡單可靠， 定位重復性好，已成為機器人公司常見的快速變更結構標準。

（二）夾具和梁部分快速更換設計

這種設計也有兩種，第一種與整體快換相類似。第二種類型是更多的產品類型，更相似，互換性要求高，夾具梁分為同一標準模塊，固定梁上的定位銷根據標準尺寸分布，夾具可按照要求 夾具梁標準尺寸的地板，底板做標準銷與引腳定位。

四、結語

本文主要介紹了轎車排氣系統的構成和機器人焊接夾具的柔性化設計及其優化。通過采取可靠的工藝措施，焊接被加入到工藝中，焊縫沒有看到，焊縫焊接非常困難，焊接比較容易焊接焊縫更好的可見度。 這是成功焊接的關鍵措施。 汽車生產和未來的品種將會快速增加，機器人焊接夾具的靈活性將越來越廣泛的應用。但機器人焊接夾具的設計還有待提高，只有進一步提高排氣系統焊接夾具的設計水平，才能汽車行業的發展同步前進。

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