薄板零件复杂空间曲线焊接系统设计

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1、薄板零件复杂空间曲线焊接系统设计摘要针对薄板上盖件复杂空间曲线不易焊接、装夹、受力、受热易变形、热成形差等特点以及考虑其具有复杂空间曲线造成定位难和焊边对接困难，在对零件及焊接工艺的分析上，应用机器人硬件设备，设计了适用于批量生产的智能焊接机器人焊接系统以及专业焊接夹具。关键词机器人；焊接夹具；薄板零件；曲面焊接中图分类号TG457文献标识码A文章编号1674-6708(2013)82-0117-020引言目前，国内大部分生产企业还处于人工焊接的生产阶段，特别对于具有复杂空间曲线的薄板类零件，严重缺乏适用的智能焊接机器人系统。同

2、时，薄板焊接夹具是对冲压成形薄板零件进行装配焊接的专用工艺装置，是直接影响产量、质量的关键设备。本文以机器人为研究对象，开发应用于燃气烤炉的焊接机器人系统。围绕智能型展开关键技术研究：复杂空间焊缝的路径规划、自动跟踪反馈、精密对接与柔性装夹、优化机构本体及与外围设备的柔性集成，提高焊接机器人的空间灵活性、焊接效率及成品率等。由于工件具有上述特点，为了满足焊接要求，对焊接系统和夹具则需要解决以下难点：1）焊接机器人的复杂空间曲线运动规划；2）焊接机器人的实时跟踪反馈；3）解决工件由于外形不规则所带来的装夹定位问题；4）减少焊接过程

3、中工件的受热和散热条件的变化对焊接质量的影响。2.2机器人运动碰撞检测当机器人处于平滑的运动状态时，电流值是平稳且变化不大的，但是当机器人发生碰撞造成位置误差时，为了产生更大的力矩来消除误差，这时电流值就会突然增加，但位置误差并不一定能减少到理想值。通过计算一个碰撞标量来衡量机器人在实时运作中是否发生碰撞。这种检测方法涉及两个变量，一个是机器人在闭环运行情况下的位置误差，另一个是机器人运行过程中流过电机的电流值。当前轨迹的位置误差和实时测量的电流值的即可合成一个碰撞标量，通过比较碰撞标量和已设定好的碰撞阈值，即可检测机器人在运行

4、时是否发生碰撞。3焊接夹具设计为了确保焊接机器人的正常运作，保证工件焊缝的质量，夹具需按照以下基本要求设计：1）足够的强度和刚度；2）定位精准；3）加紧迅速准确；4）焊接操作方便；5）工艺性好。2.1定位方案该薄板上盖零件由左右侧板与上盖的空间曲线对接而成，因而左右侧板以及上盖的定位精准尤为重要。以上盖面的后底面为基准面，曲面上的工艺孔为基准孔，夹持工件的上盖面。左右侧板以侧板上的工艺孔以及侧板曲线上的扣件为基准，同时配合夹具的定位侧板对左右侧板进行定位，与上盖板有良好的对接。3.2支撑与压板结构的设计4结论该焊接系统具有生产效

5、率高，焊缝质量高，焊后加工余量少等特点。保证了工件焊后的尺寸，焊缝与母材平滑过渡,强度可与母材等强，焊缝的力学性能良好。焊缝余量少，减轻了打磨时需去除的加工难度和加工量。利用该焊接系统，焊接零件的焊接成品率从原来的65%提高到95%以上，增加30%以上，产品质量将有大幅度的提高；焊接效率提高3倍〜5倍。因此从实际应用效果来看，该焊接系统能够满足该零件的加工要求，具有使用和推广价值。参考文献[1]魏晓彤•不锈钢薄板焊接方法的探讨[J].广州化工，2010,38(5)：234-237.[2]王福德，曾晓雁.汽车排气管用铁素体不锈钢的

6、激光焊接[J].焊接技术，2003,4：18-19.