焊接工艺对机器人有哪些必要的要求？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-05-27 11:36 标签： 自动点焊机器人

当今工业技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向发展。相比于传统的工业设备，工业机器人有众多的优势，比如机器人具有易用性、智能化水平高、生产效率及安全性高、易于管理且经济效益显著等特点，使得它们可以在高危环境下进行作业。

在我国，工业机器人广泛应用于制造业，不仅仅应用于汽车制造业，大到航天飞机的生产，军用装备，高铁的开发，小到圆珠笔的生产都有广泛的应用。并且已经从较为成熟的行业延伸到食品，医疗等领域。由于机器人技术发展迅速，与传统工业设备相比，不仅产品的价格差距越来越小，而且产品的个性化程度高，因此在一些工艺复杂的产品制造过程中，可以让工业机器人替代传统设备，这样就可以在很大程度上提高经济效率。根据数据统计显示，从2016年到2017年，全球工业机器人的总销量已经从29.4万台突破到34.6万台。可见工业机器人应用范围之广。

随着计算机控制技术的不断进步，工业机器人将逐渐能够明白人类的语言，同时工业机器人可以完成产品的组件，这样就可以让工人免除复杂的操作。工业生产中焊接机器人系统不仅能实现空间焊缝的自动实时跟踪，而且还能实现焊接参数的在线调整和焊缝质量的实时控制，可以满足技术产品复杂的焊接工艺及其焊接质量、效率的迫切要求。另外随着人类探索空间的扩展，在极端环境如太空、深水以及核环境下，工业机器人也能利用其智能将任务顺利完成。

3.生产效率及安全性高

机械手，顾名思义，通过仿照人类的手型而生产出来的机械手，它生产一件产品耗时是固定的。同样的生存周期内，使用机械臂的产量也是固定的，不会忽高忽低。并且每一模的产品生产时间是固定化，产品的成品率也高，使用机器人生产更符合老板利益。

工厂采用工业机器人生产，是可以解决很多安全生产方面的问题。对于由于个人原因，如不熟悉工作流程、工作疏忽、疲劳工作等导致安全生产隐患，统统都可以避免了。

4.易于管理，经济效益显著

企业可以很清晰的知道自己每天的生产量，根据自己所能够达到的产能去接收订单和生产商品。而不会去盲目预估产量或是生产过多产品产生浪费的现象。而工厂每天对工业机器人的管理，也会比管理员工简单得多。

工业机器人可以24小时循环工作，能够做到生产线的最大产量，并且无需给予加班的工时费用。对于企业来说，还能够避免员工长期高强度工作后产生的疲劳、生病带来的请假等误工的情况。生产线换用工业机器人生产后，企业生产只需要留下少数能够操作维护工业机器人的员工对工业机器人进行维护作业就可以了。经济效益非常的显著。

在各类工厂的码垛方面，自动化极高的机器人被广泛应用，人工码垛工作强度大，耗费人力，员工不仅需要承受巨大的压力，而且工作效率低。搬运机器人能够根据搬运物件的特点，以及搬运物件所归类的地方，在保持其形状的和物件的性质不变的基础上，进行高效的分类搬运，使得装箱设备每小时能够完成数百块的码垛任务。在生产线上下料、集装箱的搬运等方面发挥及其重要的作用。

焊接机器人主要承担焊接工作，不同的工业类型有着不同的工业需求，所以常见的焊接机器人有点焊机器人、弧焊机器人、激光机器人等。汽车制造行业是焊接机器人应用最广泛的行业，在焊接难度、焊接数量、焊接质量等方面就有着人工焊接无法比拟的优势。

在工业生产中，零件的装配是一件工程量极大的工作，需要大量的劳动力，曾经的人力装配因为出错率高，效率低而逐渐被工业机器人代替。装配机器人的研发，结合了多种技术，包括通讯技术、自动控制、光学原理、微电子技术等。研发人员根据装配流程，编写合适的程序，应用于具体的装配工作。装配机器人的最大特点，就是安装精度高、灵活性大、耐用程度高。因为装配工作复杂精细，所以我们选用装配机器人来进行电子零件，汽车精细部件的安装。

机器人具有多维度的附加功能。它能够代替工作人员在特殊岗位上的工作，比如在高危领域如核污染区域、有毒区域、核污染区域、高危未知区域进行探测。还有人类无法具体到达的地方，如病人患病部位的探测、工业瑕疵的探测、在地震救灾现场的生命探测等均有建树。

　　一、现代焊接生产现状

　　现代工业随着机器人的不断渗人，自动化程度的不断提高，传统的装配、焊接工艺装备已经很难适应生产的要求;如何提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量已成为企业发展的主要目标。机器人在生产中的高效率、高精度、重复性等特点，对工装夹具系统的精度要求越来越高，传统的工装夹具基本上是专用的，针对不同的产品工件需要不同的工装夹具，而且设计和制造周期长，无形之中就提高了企业的生产成本;尤其是产品的试制无法快速、低费用的完成;对于小批量，多品种多规格的产品生产，传统工装夹具更是不利于生产;三维柔性组合工装夹具系统便是填补了这一缺陷和空白，再加上必要的一些非标专用的夹具附件，就完全能完成实现产品的高效率、低成本的生产;目前，越来越多的企业都在使用机器人生产中选用三维焊接组合工装夹具系统以满足高效、优质、经济和合理的生产要求。

　　二、柔性组合夹具概述　　

　　柔性组合工装夹具是一种三维平面孔系定位夹紧系统，有D28和D16两种系列;采用标准化、系列化、通用化的模块组成，所有模块的链接、固定和压紧都是以孔来定位，用锁紧销来实现快速锁紧，模块与模块之间根据工件的实际尺寸而调整。

　　其主要特点是模块化、标准化、系列化和通用化;互换性强、稳定性高、精度保证、性价比高;整个系统的组合可以实现二维和三维空间的搭建，像小孩子玩积木一样简单、容易、快捷;根据需要，也可以配备液压、气动、链型等多种形式的夹紧方式。

　　三、柔性组合夹具优势

　　高精度的焊接产品一般都是小批量生产，不仅需要快速地出样品、出产品，而且形状尺寸也频繁变化，因此加工该类产品的特点之一就是高效化生产。采用传统的专用焊接工装进行生产，一般需要1～3个月的时间，如此长的周期远远不能满足生产需要。而使用由高精度的标准模块、定位件和夹紧件组成的焊接组合夹具，几个小时就可以快速地完成一套焊接工装，能够快速适应高精度焊接生产的需求。

　　例1：在德国MAN客车生产厂，原来新产品的研制时间为11个月，三维柔性组合工装夹具系统后研制时间缩短到6个月。

　　例2：上海一家汽车部件生产厂家，原来的出样时间为2～3个月，选用了三维柔性组合工装夹具系统后，现在的出样时间为7～15天。

　　例3：安徽一家工程机械生产厂家，原来新产品的出样时间为4个月，使用三维柔性组合工装夹具系统后时间仅为30天。

　　目前，高精度焊接产品的精度要求已经达到了机械切削加工的水平，因此，工装必须满足焊接工件的精度，并且其精度应该高于焊接工件的精度。工装的工作台、模块、角钢和定位块材料有两种：第一种为DIN ST53C，该材料属于优质合金结构钢，针束珠光体金相结构;第二种为GGG50，该材料为优质高强度球墨铸铁。以上两种材料都经过特殊的处理，具有高度防蠕变和防飞溅的功能。

　　此外，当加工精度为IT7时，通过特有的快速锁紧销连接(快速锁紧销对防止飞溅、延长使用寿命特别有益)，夹具的安装精度一般可以达到IT8以上，完全可以满足IT8以上的高精度焊接加工工艺。

　　快速锁紧销是柔性组合夹具的主要关键元件。所有锁紧销系列产品都经过国内最权威的检测机构完成质量检测，品质优良、经久耐用、使用方便。

　　高精度焊接加工一般都是小批量、多品种的产品，传统的焊接夹具由于不具备通用的特点，使用频率很低，一些发展几年以上的厂家都有一大批不用或很少用的工装夹具，场地费用、保管等隐性费用很高。三维柔性组合工装夹具是一种通用的焊接工装，可以反复使用，可以提高使用者的熟练程度、加工效率和工件质量，具有很高的经济价值。

　　根据我公司的调查报告：一套三维柔性组合工装夹具的价格等于4～5套专用焊接工装的价格。也就是说如果一个厂一年或几年内需要的焊接工装大于4～5 套，就可以产生经济效果，当然，这其中还不包括高效率产生的经济效果。在目前产品更新日新月异的市场环境下，一个生产厂家如果自制专用，每年的花费是巨大的。

　　工装夹具投入费用的比较表

多次循环使用，利用率高，几乎没有使用费 模块质量保证，容易保管，几乎没有维护费 免费提供长期应用培训，易学易用 模块拼组，傻瓜式操作，人人可以操作
针对每种产品制作，做一次得支付一次钱 占用保管空间大，不易保管，占工装费用10-30% 培训一次，下次换产品又得重新开始培训，操作技术不稳定 需要有经验的专业人员操作，换人后得重新开始学习操作

　　下面以我公司的客户的实际使用情况为例，简单说明三维柔性组合工装夹具的特点：

　　(1)上海的一家汽车制造厂家需要的是同时六工位的焊接工装，具体是×850(mm)的焊接组合夹具两套、 ×850(mm)一套，为此，我公司的方案是配置了375件套包括3个(mm)的柔性工作台在内的组合夹具，价格为 25万元人民币。和专用焊接工装的价格一般在10万元人民币左右。在购买我公司产品后的一年时间里，该公司共计研制开发了9套新工件，节省开支65万元。此外，由于开发的时间大大的缩短，为此得到的定单由30%上升到80%，经济效率明显提高。

　　(2)德国的一家企业用2套我公司组合夹具替代了4500套传统的焊接专用工装，大大节省了场地费用。

　　(3)在奥地利费特劳地铁公司，焊接的地铁车辆长度为30m，宽度3m，由于地铁车辆也是属于小批量生产的产品，往往根据具体城市的要求生产，我公司的产品配置需花80～100万元人民币，尽管传统的焊接工装仅需30～40万元，但我公司的配置带来的经济价值是无法估量的，其对比结果如表所示。

　　专用的焊接工装在生产批量大的产品上有其合理性，而三维柔性组合工装夹具主要是针对高精度、小批量和多品种的产品。

　　高精度焊接产品工装的设计，一般10%～15%的工作量与需要焊接的工件有关，由于定位夹紧、工装基础结构、材料、连接以及加工方式等都可以在手册里找到。为此，一套夹具的完成，85%～90%都是重复工作，效率低下。柔性焊接夹具是用机床组合夹具的原理，在焊接生产中，它能有效减少85%～90%的重复工作，能够大大提高生产效率。

　　该柔性焊接夹具作用还体现在：为生产厂家增加了工装储备能力;增加了对新产品开发的快速反应能力;提高了在同业中的竞争能力。

　　工程机械、轨道交通、船舶修造、航空航天、汽车工业、机箱柜体、汽车工业、工业管道(法兰) 、各类钢结构、压力容器、建筑框架、地磅衡器、机器人自动化集成、自行车(摩托车)制造、设备装配和检测设备

　　近年来中国工业市场发展迅速，在焊接行业中，用户对产品的要求越来越高，也越来越多，对服务商有“提供焊接整体解决方案”更高的需求;那么工件的夹具工装及自动化自然是一个重要环节; 在市场终端服务的商家为客户服务时感觉到产品少，专业提供资源不够，我公司作为夹具工装及工装自动化的专业厂家，可以达到与用户“资源共享 合作共赢” 的目标。

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