解放双手的秘密，机器人焊接工装夹具来了

在现代焊接生产中，人们对焊接的质量越来越高，然而优秀的焊接工人却越来越难找。随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展，自动焊接机器人， 从开始用于生产以来，其技术已日益成熟。焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。但是焊接设备目前采用的工装平台几乎还是传统的普通平板平台。完全不适应现在变化多样多品种多规格的产品状况。采用性能优越的机器人焊接工装平台夹具对焊接生产有极大的提高。

图1 焊接机器人

一、机器人焊接夹具与焊接夹具的区别

1．对零件的定位精度要求更高，焊缝相对位置精度较高，应≤1mm。

2．由于焊件一般由多个简单零件组焊而成，而这些零件的装配和定位焊，在焊接工装夹具上是按顺序进行的，因此，它们的定位和夹紧是一个个单独进行的。

3．机器人焊接工装夹具前后工序的定位须一致。

4．由于变位机的变位角度较大，机器人焊接工装夹具尽量避免使用活动手动插销。

5．机器人焊接工装夹具应尽量采用快速压紧件，且需配置带孔平台。以便将压紧快速装夹压紧。

6．与普通焊接夹具不同，机器人焊接工装夹具除正面可以施焊外，其侧面也能够对工件进行焊接，可以无限延伸。

以上六点是机器人焊接工装夹具与普通焊接夹具的主要不同之处，设计机器人焊接工装夹具时要充分考虑这些区别，使设计出来的夹具，能满足使用要求。

图2 机器人焊接平台

二、适用范围

1．焊接机器人适用于产量大的产品，如果产量小并且产品种类又偏多，使用焊接机器人就不太合适，因为给所有的工件编辑示教程序的确是一项很费时费力的工作。

2．在焊接薄板（通常指板厚小于3mm的板）时，这样的工件对下料和装配精度要求比较高，而且必须保证工件的一致性较好。焊缝位置基本无间隙，或很小间隙（通常要求间隙不超过所用焊丝的半径）。

在焊接中厚板（通常指板厚在3mm以上）时，这些工件的下料及装配精度往往不是特别高，机器人焊接时需要使用到传感器来补偿工件本身的偏差或安装位置的偏差。

三、案例分析

下面分享一些案例的设计思路，希望读者能够有所启发。

案例1：用于汽车生产线上的机器人焊接夹具部分设计思路

部分定位装置设计思路：

图3 可调式定位结构

为了便于调整和更换，定位件与支撑体分体设计。定位结构如图3设计成组合可调式的，定位块在Z方向上，定位销在X，Y方向上均可通过垫片调整。这种能在三个方向上实现自由调整的定位结构，不仅能更好的适用工件，加快调试速度，而且还可以通过更换定位件达到适用不同车型的需要。

图4 三圆柱式支撑定位

采用三个圆柱支撑定位的方式如图4，避免了焊接板材过程中产生的形变，并且节约了成本，并且保证了定位面的准确性和可调性。但在设计与装配中，要考虑定位件的使用状况，否则精度会随着磕碰等不良因素而降低。

图5 胀销机构

对于汽车零件部件间主要定位孔定位精度要求高，焊缝较长，焊后变形大，导致焊接后工件拆卸困难，这时可以考虑用到胀销机构如图5。此外还可以增加卸件机构将工件顶出。

部分夹紧机构设计思路：

图6 角度可调式夹紧机构

对于形状复杂，高度不一的工件，夹紧机构可以做成桥形多点夹紧，或者角度可调的形式如图6。这种结构可以保证压紧点与工件充分接触，适应了工件复杂表面的需求。

案例2：三维柔性组合焊接工装夹具与汽车焊接机器人的配合应用

三维柔性组合焊接工装夹具的优势：

1．经济性：每次产品变化而投入的专用工装的费用时间几乎可以不再花钱。装置操作简便，使用安全。拼装方式多样，用户可根据需要快速拼接出不同要求的工装。拼装快速，装拆方便；工作台面可以根据工件形状、大小进行拼装组合。台面上的刻度和模块尺寸的设计，使操作工人不用量具就可以根据工件尺寸迅速搭出所需要的工装。

2．柔性化：柔性三维组合焊接工装平台的承载能力高，钢性稳定。焊接平台可方便地延伸和扩展，组合。经扩展的标准台面可模块化的定位和夹紧直接连接在一起。在安装、调整和定位工件过程将柔性三维组合焊接工装系统的通用功能展示的淋漓尽致，尤其在了大型工件方面的应用上。

图7 焊接工装夹具

3．重复性：三维柔性组合焊接工作台的台面有铸铁／钢结构件／精密加工件／模块化组件组合而成，其性能非常稳定，如使用不当造成部件损坏时，也不用报废整张台，只要非常少的成本就可以更换单个部件。焊接平台经过特殊加工处理，在焊接过程中，仅需低廉的防飞溅液即可免除工作台表面的焊接飞溅。

4．模块化：所有组件分门别类，进行了标准化和系列化，互相匹配。选用最少的模块，就可以实现各种快速定位和夹紧的功能。

结 语

在焊接过程中，采用机器人自动化焊接已经是大家无可置疑的共识。但是选用性能优越的焊接工装平台以及互换性高的柔性组合焊接工装夹具对提高焊接产品的精度和质量，缩短加工时间同样起到非常重要的作用。特别是柔性化，模块化的三维柔性组合工装更加适应现代生产小批量多样化的生产方式。