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门手柄机器人焊接全自动工装

发布时间:2018-02-08 23:21 阅读



一、  工件/任务分析
a)        产品的结构及尺寸:板材冲压成型后对组焊接,之前为手工钨极氩弧焊重熔施焊,焊后有打磨及抛光。
b)        焊接接头部位的材质与厚度
奥氏体不锈钢板拉伸成型,母材厚度不大于1.0mm。
c)        焊缝形状、尺寸及其他细节
I型坡口对接接头,TIG重熔不填丝施焊。焊后打磨及抛光。
d)        焊接接头质量等级
外观件,焊缝背面无要求,焊后打磨,对内部气孔控制有要求。
e)          现状汇总小结:
    典型薄板对接接头,焊接装配时需严格消除间隙,特别是工件拉伸后厚度较薄的部位易烧穿,最好能做成预置压应力施焊;绝大多数现有不良都是由此导致。
         工件无明显可精准定位的基准可用,自动焊接时焊缝与焊枪相对轨迹找正有难度。手工焊接到是没这个问题。
         熔深小部位及圆角处打磨量多,易出现开裂不良。需要控制熔深的一致性,自动焊接更合适。
         薄工件焊接,应该是往精密焊接方向发展,推荐使用高能量密度的熔焊方法,这个就需要更高一致性的工件预置。本方案暂不考虑上工序成型的改良,及本工序的焊接方法改进,仍按钨极氩弧焊不填丝重熔施焊设计外围硬件。
二、  本项目方案设计目标及焊接过程规划:
a)        机器换人:减少人力成本。局部或是完全自动化(接驳上工序、自动上料、自动组装、自动定位、自动焊接、自动卸料)。
b)        质量改进:改进夹持工装设计,预置压应力,减少烧穿不良;配成自动焊接,熔深一致性更好,减少局部开裂不良。减少报废。
c)        优化下一工序生产:工件一致性更好,焊道更窄,下道打磨及抛光更容易,合格率及效率都将更好。
d)        自动焊接,速度会略快于人工施焊,另外设备等待时间更短。生产效率会更高
e)        自动焊接需要有精准的可重复定位,这点是目前这套工装设计的难点。
f)        暂未有明确生产需求节拍方面要求,预估焊缝总长300mm,按V50焊接速度规划,焊接时间6秒左右,加上焊前焊后辅助,单件施焊时间10s。调试流畅正式生产应该会再快一点。
g)        考虑到工件结构及工装夹具的布局,焊接规划为:自动TIG重熔横焊位置施焊。跟之前的水平位置施焊有差异。平板比另一件U槽板厚,另外打磨时会进行圆弧处理(轻微咬边将能去除),故焊接时将U槽板放下,平板放上,整圈横焊施焊。为提高电弧挺度,(如果有)可以使用中频脉冲。
三、  新系统布局系统规划:
四、  各模块说明:
1.        机器人,搭TIG枪,不配送丝系统。
2.        主工作台,钢性工作台。方通架,底部配重载减振脚垫。台面配遮光围房,配通风机构(不含除尘,160法兰接出,外部管路需方自行接驳)
3.        两位三站式工作模具滑台。两位为焊接位及组装位,滑台可左右滑移,构成三站(焊接位A,组装位,焊接位B)。15厚碳钢板制作滑台工作面,移动导向配标准预压重型导轨及滑块,气动推拉(端部气缓冲、限流调速),止推锥块精确限位。
4.        焊接位A/B(交替工作),配合机器人行走轨迹优化以提高效率,做好避位及焊接防护。
5.        组装工位:完成下部U槽进料、找正;上部平板进料、预压夹紧。
     组装流程:卸料-卸料回退-升四周夹持围板-送料模块进-右部U槽送料左移-U槽下送进到位-松吸盘/找正(这步是关键工步)-U槽送料机构归位-左侧平板关料模块右移-平板下送进到位-松吸盘-平板送料模块归位-上模预压-可能有(定位焊)-上模增压-四周夹持围板退-待工作模具滑台移动。
6.        平盖进料模块:使用双吸盘吸工件平面夹持,气动驱动,直线导轨及滑块做运动导向,完成XYZ三个方向运动。
     Y向将吸盘从取料后位移至送料前位,X向完成工件横向补给到模具位,Z向将工件送进到模具位及找正。
7.        U槽进料模块:动作同上一项。
8.        平盖取料位,接受直线振动器送进的物料,并完成必要的开关动作,以辅助吸盘取料。
9.        U槽取料位,同上一项
10.     出料漏斗及成品箱:导出及收集成品。暂未设计摆箱模块,后工序若是手工打磨就无此项要求,若是自动打磨就需要配套。
11.     平板来料箱,平板上会焊接一小段直管,暂时没有找到合适的工件预置筛选方法,还需要人工放置。当然也可上工序处理好后直接定位用小皮带线送来,就无需人工放置了。本方案先案人工摆放设计。
12.     手工补料工位,工人位置。
13.     直振进料模块,两套,含料槽。
14.     U槽来料箱,作用同11项。这件工件是可以自动上料的,振动盘配补料仓或者使用叠料桶都可以。只是考虑需要一人摆平板,工作量并不大,所以此处一并设计成人工摆放了。
15.     焊接夹持模组,是这套工装的核心部份。包含以下部份:
     水冷(中空脱料)钢性(固定)下模,需要参照工件U槽拉伸模型(电火花)加工,建议上部使用模具钢,成品加硬,以提高寿命,下部组合水冷铜块,辅助散热。
     下模外围设计可升降弹性围板,对工件进行外部限位,以配套机器人对焊接轨迹一致性的要求,开避位口,方便找正模具下压找平工件。(有需要时)关键部位开定位点焊避位口,这点要根据工料实物样品组装情况来定。
     水冷上模,杠杆机构气动加压,预压及增压两段压力;预压处理工件夹持,可微动方便工件对正,增压力负责焊接时消除间隙,减少焊接烧穿不良。
五、  电控部份,智能化焊接过程控制。
a)        建独立电箱,PLC控制,液晶屏操作,常用功能配物理按键。外围标配声光提示。关键运动过程均进行闭环控制,以减少异常。
b)        与机器人通讯,互动。



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