韋新紅，郭小莉，茍丹，車前，梁輝，閆富帥

（陜西萬方汽車零部件有限公司，陜西 西安 710200）

前言

隨著工業(yè)的不斷完善與發(fā)展，高水平、高效率、高自動化程度的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是在汽車零部件制造業(yè)中，因產(chǎn)品種類多，產(chǎn)量大，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定等因素，越來越多的自動化設(shè)備被引進(jìn)，其中多工位支架自動焊機(jī)就是其衍生品。

多工位支架自動焊機(jī)以工作站形式，由單機(jī)器人雙工位實(shí)現(xiàn)全自動焊接，變位機(jī)安裝多套工裝，工裝采用氣壓夾緊，實(shí)現(xiàn)一次裝夾出多件成品。焊接過程穩(wěn)定，飛濺較小，無氣孔、裂紋、燒穿、咬邊和夾渣等缺陷，焊縫質(zhì)量好、效率高。

1 工作站的布局設(shè)計(jì)

多工位支架自動焊機(jī)工作站（如圖1所示）主要由機(jī)器人焊接系統(tǒng)、翻轉(zhuǎn)變位裝置、電控系統(tǒng)、工裝夾具、外圍防護(hù)設(shè)施等部分組成。工作站成八字形結(jié)構(gòu)，兩個(gè)變位機(jī)八字型排布，機(jī)器人位于八型中間。變位機(jī)由主動軸、從動軸和連接橫梁組成，通過機(jī)器人與變位機(jī)的聯(lián)動，完成產(chǎn)品的焊接。

變位機(jī)上的夾具與橫梁基座之間采用快速切換機(jī)構(gòu)。連接橫梁基座上面設(shè)計(jì)多組標(biāo)準(zhǔn)孔，通過螺栓與銷釘實(shí)現(xiàn)夾具與底板的連接，根據(jù)需求安裝一套或者多套工裝。每個(gè)變位機(jī)上分別布有多組獨(dú)立的電源和氣源控制點(diǎn)，均為集成式快插接頭，安裝的多套夾具可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，方便裝取，安全快捷。

圖1

自動焊機(jī)內(nèi)裝設(shè)有電動遮光簾，當(dāng)自動焊機(jī)在一個(gè)變位機(jī)焊接時(shí)，遮光簾自動關(guān)閉，防止弧光外漏，另一個(gè)變位機(jī)上可以進(jìn)行裝夾、卸活，裝取工件和機(jī)器人焊接同步進(jìn)行，極大限度縮短生產(chǎn)節(jié)拍。八字型布局占地面積小，節(jié)省空間，機(jī)器人在很小的行程里轉(zhuǎn)換工位，進(jìn)行多工位焊接，能夠?qū)崿F(xiàn)單次焊接一種或多種產(chǎn)品，可根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃量自由調(diào)節(jié)，設(shè)備利用率較高，日產(chǎn)量大幅提高。

2 工裝夾具的設(shè)計(jì)

多工位支架自動焊機(jī)工裝定位基準(zhǔn)面為變位機(jī)主動軸及從動軸之間的橫梁工作臺面（如圖2所示）,焊接工裝通過螺栓與定位銷連接在橫梁工作臺面上，由PLC控制系統(tǒng)配合機(jī)器人聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)自動焊接。

圖2

實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適合其特點(diǎn)的定位夾緊工裝，工裝采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)不同產(chǎn)品自主研發(fā)工裝結(jié)構(gòu)。工裝柔性較高，定位尺寸可通過墊片進(jìn)行尺寸調(diào)整，在產(chǎn)品尺寸小范圍改動時(shí)，不用重新設(shè)計(jì)專用工裝，提高了工裝利用率。更換工裝時(shí)，只需將工裝底座連接至橫梁工作臺面上，工裝更換時(shí)間短，難度低，且更換工裝時(shí)，另一變位機(jī)可持續(xù)工作，不受影響?？筛鶕?jù)產(chǎn)品空間分布自由調(diào)整其工位布局，由焊接機(jī)器人根據(jù)程序控制，實(shí)現(xiàn)同一臺面多個(gè)工位同時(shí)進(jìn)行工作，提高了工作臺利用率。

工裝與零件定位夾緊采用電控氣動夾緊方式，通過工人操作夾具盒上按鈕，氣缸將工件定位夾緊。工裝夾具的氣路和電路分別與變位機(jī)上預(yù)留的集成式快插接頭連接，可實(shí)現(xiàn)單臺夾具的快速切換而不影響其他工位，且變位機(jī)上預(yù)留的集成式快插接頭可根據(jù)實(shí)際需要適量增加。工裝上每個(gè)氣缸都配備獨(dú)立磁性檢測開關(guān)，確保其定位精準(zhǔn)，夾緊到位。機(jī)器人槍頭帶有傳感器反饋系統(tǒng)，撞槍后系統(tǒng)自動調(diào)整槍頭位置。

零件安裝后，定位夾緊由PLC程序控制氣缸夾緊，由傳感器檢測零件位置及定位夾緊是否到位，當(dāng)夾緊裝置夾緊不到位、或零件漏檢錯裝情況時(shí)，傳感器激發(fā)報(bào)警裝置。焊接異常時(shí)，設(shè)備自動備份異常數(shù)據(jù)，可對故障發(fā)生原因及時(shí)進(jìn)行處理。

3 產(chǎn)品質(zhì)量

弧焊機(jī)器人采用OTC FD-B4L，6軸工作臂，每軸上都裝有碰撞檢測傳感器，與工件發(fā)生碰撞時(shí)會及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長度等對焊接質(zhì)量起決定作用的影響因素，在控制面板上可直觀讀出，并可根據(jù)實(shí)際需求加以調(diào)整。自動焊機(jī)焊接時(shí)，能保證同一產(chǎn)品焊接參數(shù)及焊槍行程軌跡一致，提高了焊接質(zhì)量穩(wěn)定性及一致性。

采用支架自動焊機(jī)焊接，消除了人員因素引起的焊接質(zhì)量問題,同時(shí)降低了對工人操作技能的要求，焊縫質(zhì)量顯著提高。焊接夾渣、氣孔、漏焊等焊接質(zhì)量問題明顯減少。通過焊縫對焊縫融合圖（如圖3所示）可見，焊縫處平整均勻，融合較好。

圖3

4 結(jié)論

高產(chǎn)能，高質(zhì)量、高效率、低成本的生產(chǎn)方式是現(xiàn)代企業(yè)追求的目標(biāo)，在當(dāng)今用工荒、焊接技能較高的技工缺少且用人成本高的現(xiàn)狀下，自動焊的優(yōu)勢越發(fā)顯著，它的應(yīng)用解決了企業(yè)燃眉之急。

多工位支架自動焊機(jī)的應(yīng)用極大程度上滿足了焊接自動化的要求，在批量化生產(chǎn)中，產(chǎn)能顯著提高，效率較人工焊接提高了約68%，加工成本明顯降低，產(chǎn)品外觀質(zhì)量可控，提高了企業(yè)的核心制造競爭力。