在現代焊接生產中，人們對焊接的質量越來越高，然而優秀的焊接工人卻越來越難找。隨著電子技術、計算機技術、數控及機器人技術的發展，自動焊接機器人， 從開始用于生產以來，其技術已日益成熟。焊接機器人主要包括機器人和焊接設備兩部分。但是焊接設備目前采用的工裝平臺幾乎還是傳統的普通平板平臺。完全不適應現在變化多樣多品種多規格的產品狀況。采用性能優越的機器人焊接工裝平臺夾具對焊接生產有極大的提高。

圖1 焊接機器人

一、機器人焊接夾具與焊接夾具的區別

1．對零件的定位精度要求更高，焊縫相對位置精度較高，應≤1mm。

2．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行的，因此，它們的定位和夾緊是一個個單獨進行的。

3．機器人焊接工裝夾具前后工序的定位須一致。

4．由于變位機的變位角度較大，機器人焊接工裝夾具盡量避免使用活動手動插銷。

5．機器人焊接工裝夾具應盡量采用快速壓緊件，且需配置帶孔平臺。以便將壓緊快速裝夾壓緊。

6．與普通焊接夾具不同，機器人焊接工裝夾具除正面可以施焊外，其側面也能夠對工件進行焊接，可以無限延伸。

以上六點是機器人焊接工裝夾具與普通焊接夾具的主要不同之處，設計機器人焊接工裝夾具時要充分考慮這些區別，使設計出來的夾具，能滿足使用要求。

圖2 機器人焊接平臺

二、適用范圍

1．焊接機器人適用于產量大的產品，如果產量小并且產品種類又偏多，使用焊接機器人就不太合適，因為給所有的工件編輯示教程序的確是一項很費時費力的工作。

2．在焊接薄板（通常指板厚小于3mm的板）時，這樣的工件對下料和裝配精度要求比較高，而且必須保證工件的一致性較好。焊縫位置基本無間隙，或很小間隙（通常要求間隙不超過所用焊絲的半徑）。

在焊接中厚板（通常指板厚在3mm以上）時，這些工件的下料及裝配精度往往不是特別高，機器人焊接時需要使用到傳感器來補償工件本身的偏差或安裝位置的偏差。

三、案例分析

下面分享一些案例的設計思路，希望讀者能夠有所啟發。

案例1：用于汽車生產線上的機器人焊接夾具部分設計思路

部分定位裝置設計思路：

圖3 可調式定位結構

為了便于調整和更換，定位件與支撐體分體設計。定位結構如圖3設計成組合可調式的，定位塊在Z方向上，定位銷在X，Y方向上均可通過墊片調整。這種能在三個方向上實現自由調整的定位結構，不僅能更好的適用工件，加快調試速度，而且還可以通過更換定位件達到適用不同車型的需要。

圖4 三圓柱式支撐定位

采用三個圓柱支撐定位的方式如圖4，避免了焊接板材過程中產生的形變，并且節約了成本，并且保證了定位面的準確性和可調性。但在設計與裝配中，要考慮定位件的使用狀況，否則精度會隨著磕碰等不良因素而降低。

圖5 脹銷機構

對于汽車零件部件間主要定位孔定位精度要求高，焊縫較長，焊后變形大，導致焊接后工件拆卸困難，這時可以考慮用到脹銷機構如圖5。此外還可以增加卸件機構將工件頂出。

部分夾緊機構設計思路：

圖6 角度可調式夾緊機構

對于形狀復雜，高度不一的工件，夾緊機構可以做成橋形多點夾緊，或者角度可調的形式如圖6。這種結構可以保證壓緊點與工件充分接觸，適應了工件復雜表面的需求。

案例2：三維柔性組合焊接工裝夾具與汽車焊接機器人的配合應用

三維柔性組合焊接工裝夾具的優勢：

1．經濟性：每次產品變化而投入的專用工裝的費用時間幾乎可以不再花錢。裝置操作簡便，使用安全。拼裝方式多樣，用戶可根據需要快速拼接出不同要求的工裝。拼裝快速，裝拆方便；工作臺面可以根據工件形狀、大小進行拼裝組合。臺面上的刻度和模塊尺寸的設計，使操作工人不用量具就可以根據工件尺寸迅速搭出所需要的工裝。

2．柔性化：柔性三維組合焊接工裝平臺的承載能力高，鋼性穩定。焊接平臺可方便地延伸和擴展，組合。經擴展的標準臺面可模塊化的定位和夾緊直接連接在一起。在安裝、調整和定位工件過程將柔性三維組合焊接工裝系統的通用功能展示的淋漓盡致，尤其在了大型工件方面的應用上。

圖7 焊接工裝夾具

3．重復性：三維柔性組合焊接工作臺的臺面有鑄鐵／鋼結構件／精密加工件／模塊化組件組合而成，其性能非常穩定，如使用不當造成部件損壞時，也不用報廢整張臺，只要非常少的成本就可以更換單個部件。焊接平臺經過特殊加工處理，在焊接過程中，僅需低廉的防飛濺液即可免除工作臺表面的焊接飛濺。

4．模塊化：所有組件分門別類，進行了標準化和系列化，互相匹配。選用最少的模塊，就可以實現各種快速定位和夾緊的功能。

結 語

在焊接過程中，采用機器人自動化焊接已經是大家無可置疑的共識。但是選用性能優越的焊接工裝平臺以及互換性高的柔性組合焊接工裝夾具對提高焊接產品的精度和質量，縮短加工時間同樣起到非常重要的作用。特別是柔性化，模塊化的三維柔性組合工裝更加適應現代生產小批量多樣化的生產方式。

責任編輯：gt