微车侧围总成自动化焊接系统设计.pdf

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1、Wehli『1t·JIIlOIo~',rVo1．43N0．3Ma

2、．．20l4．焊接设备与材料．47文章编号：1002—025XI20l4)03—0047—04微车侧围总成自动化焊接系统设计方海欧(上汽通用五菱汽车股份有限公司．广柳州545007)摘要：为提高某微型汽车的焊接一致性，并降低其人工成本，本文设计了一套三轴自动焊机构对其侧围进行自动焊接在设计中建立了焊接设备的UG模型、通电方式，并在前工位的基础上，对工装夹具进行优化设计，使其具备自动焊接条件最后进行了运动仿真，验证了其在无干涉的前提下的焊接覆盖范围关键词：自动焊；UG；工装；运动仿真中图分类号：TG409文献标志码：

3、B图l所示为该车身的侧同焊和总成．其窗框均0引言有一定面积的空间。由于踏台等其他空问的限制．某微型汽车白乍身侧围焊接主要采用人]一点焊笔者将机构布置于其窗框内、夹具平台上面．图中方式．焊接一致性难以得到保证．并且焊接人]成所示的焊接区域就是自动焊焊钳必须要达到的范同．本电日益提高．因此实行自动化焊接是发展的趋势。可以看ff{机构必须具备直线行走和旋转运动的功能．由于焊接机器人在成本、培训、维修等方面均不符并且由于窗框焊点并不在同一平两上．机构还必须合公司实际情况，具有低成本、开发周期短等优势有竖直行走轴对于这种焊点分布特征．可以采取的自动焊设备就成为首选E1]三轴或者四轴的工作方

4、式、四轴式运动灵活．覆盖该微型汽乍侧同共有3个窗框．以下简称为前、范围大，但是制造成本高．占用空间大，根据机构中、后框，其焊点分布类似于在一个平面上，这也布置于拼台夹具上面．空间受限．笔者选择轴机给笔者实施自动化焊接提供了前提为了保证设备构三轴分别为水平直线轴，竖直直线轴和水平旋焊接过程中运动流畅并且能够满足主线节拍．必须转轴．保证了有效的焊接域。要对T装夹具作tt{调整．以方便焊接机构的布置和删闹焊和总成前框Il1桩尾框T作．．1结构设计1．1联动轴数运动轴数是确定机构运动的最基本参数之一．基l本原则为保证各项功能要求的前提下尽量使用少的运动轴数、而联动轴数则确定机构有几个轴可

5、图l侧围工装以同时运动．在本没计中．南于机构必须要满足主线的节拍．不影响其生产效率．其联动轴数亦为其1．2传动方式运动轴数在保证一定传动精度的前提下．直线行走模块可以选择滚珠丝杠传动或者齿轮齿条传动．南于滚收稿日期：2013-07—22珠丝杠对安装精度要求高．而齿轮齿条也能达到机48．焊接设备与材料．焊接技术第43卷第3期2014年3月构的定位精度．因此选择齿轮齿条传动。以水平运磨损的特点．因此选择x形焊钳。对于竖直向行程，动为例来计算齿轮齿条的选型．设被移动的物体质需要谨慎确定．在公司的多年生产实践中，焊钳与量为m，速度为，加速时间为t，摩擦因数为M，1=件在竖直平面的角度范围

6、在+5~~-5o之内．即焊点负载系数为，使用寿命系数为5，安全系数为在类平面内才能保证良好的焊接姿势．如图2所示，柚，可以计算出齿条受力：图2a为正确的焊接姿势．图2b可能会产生焊接粘=KaS6L^6(umg+mv／t)。(1)连、强度不够等质量问题。选择齿轮的时候保证小于其额定值。根据此值可以对模数m和齿数Z1进行初步选择．再重新校核为了确保标准齿轮不产生根切．并且有一定的强度，最终选择模数m=2，gl=25，则分度圆直径d为50mm。对于旋转轴而言．需要承受竖直轴所有的质量以及运动时产生的力和力矩．选择回转支撑来实现图2电极头与工件角度旋转运动回转支撑能够承受较大的轴向、径向

7、负荷和倾由于车体在竖直方向上的高度并不一致．必须覆力矩，能够满足功能要求。由于机构空间有限，将其倾斜一定角度，才能保证焊接点在类平面内，采用外齿式薄型回转支撑．利用齿轮传动因此选通过测量与模拟。确定各个机构行程见表1。型时涉及到齿轮选型和回转支撑选型表1各机构行程水平／mm旋转／(。)竖直，mm对于回转支撑需要确定其静态轴向载荷，径前框56036038向载荷，倾覆力矩．即可根据相关公式进行选中框51036040后框32036045择计算l2l。对于齿轮，使用的开式硬齿面齿轮，根据公式[31分别计算出基于弯曲疲劳强度的模数m和基分别建立各层模型．最后得到机构模型如图3于接触疲劳强度

8、的模数m，取其大者为齿轮模数，所示。再回头校核其弯曲和接触疲劳强度最终选择模数为5，小齿轮齿数为l2，回转支撑齿数为99。2模型建立2．1模块化建模由于自动焊设备系统庞大．利用UG可以很好地实现模块化建模⋯方式．模块化可以使模型规范统一，易于修改．通过UG强大的参数化功能．可以很好地对模型进行重复使用对于本系统采用分层建模的方式，分别为水平、旋转和竖直建立模型。建2．2布置方式及偏心距立模型之前先要根据焊点特征确定焊钳型式和其基机构布置于拼台上面的方式及偏心距决定了焊本行程钳能够