車頂蓋自動焊工裝

賀春，黃小康

（株洲南車特種裝備科技有限公司，湖南 株洲 412001）

0 引言

新引進的IGM 自動化焊接機器人沒有自帶焊接工裝，如采用傳統的、自動化程度不高的工裝與之匹配，無疑是對此設備的巨大浪費，因此需要設計制造出一套自動化程度較高的工裝與之配套，這樣有利于降低操作工人的勞動強度、提高生產效率、提高產品的焊接質量，實現長期的高效生產的運營模式。

1 工裝的基本結構和工作原理

該工裝位于焊接機器人兩導軌之間（見圖1）。整套工裝由定位支撐裝置、走臺板、縱向定位裝置、縱向頂緊裝置、端部定位裝置、端部頂緊裝置、橫推夾緊裝置、定位模板、無動力坐人小車、無動力送絲小車、氣動控制和電氣控制系統等組成。

圖1 車頂蓋自動焊工裝

該套工裝所焊接的車體頂蓋由5 塊鋁合金型材組成（如圖2 中左視圖中的雙點劃線所示），各塊板的對接方式為插接式。該工裝需完成車頂蓋的正面焊接和反面的點焊。

圖3 工裝的氣動原理圖

端部定位裝置用于車頂板的端部定位，保證所焊車頂蓋左端平齊。定位板經過機械加工，保證定位精度，定位裝置用螺栓固定在工裝主體支架上，開工前先根據車頂長度選擇定位靠板。氣動壓緊裝置由萬向壓頭、壓臂、氣缸、支架等部分組成，是西門子工裝的一種典型的、常用的壓緊機構，壓緊穩定可靠，故障率低，并帶有自鎖功能，其中的萬向壓頭可根據產品的變化進行自適應調整。定位支撐裝置是整套工裝的主體，是其余各個零部件的載體。走臺板主要由花紋鋁板和支架組成，位于工裝的兩側，方便操作工人觀察各型材的對接情況。底梁組合連接上部工裝與地基。頂緊裝置由橫支撐梁、底座、頂緊絲桿和手輪等部分組成，各裝置根據所焊接產品的弧度確定其高度。左側壓緊裝置安裝座通過底部的氣缸可根據各焊接產品需壓緊的位置任意調節，調整到位后用頂緊螺釘頂緊。定位模板結構圖如圖2 中的左視圖所示，工裝整體考慮到柔性化，每組模板由5 塊模板組成，每塊模板與底座采用槽式定位并用螺栓連接，其中中間模塊帶有單邊V 型開口以方便快速定位，以實現快速定位的功能，并可以通過加墊片方式實現焊接預變形設置，更換操作簡單方便，更換整套模板可以在4 h 內完成全部的操作。無動力坐人小車和無動力送絲小車底部均安裝有4 個活動式腳輪，能在平面上任意移動，方便了焊工完成車頂蓋反面的點焊。橫推夾緊裝置結構圖如圖2 中的左視圖所示，由夾緊塊、支架、氣缸、直線導軌、連接板等部分組成。該裝置利用直線導軌導向，通過氣缸的伸縮來實現對工件的夾緊和松開。

本工裝的控制系統采用PLC 控制系統，并配備有直觀、簡潔的人機對話界面，能實現對車頂組板、夾緊、壓緊等功能自動化控制，可實現一鍵啟動、關閉，同時，控制系統可實現對單個氣缸的控制。人機對話界面操作簡單，控制面板自重不大于2kg，便于操作者使用及存放。整套工裝的性能優異，適用于長期、往復夾緊、存放和自動焊接。控制系統采用PLC（西門子300 型）集中控制，操作方便可靠，故障率低。

2 氣動系統

本套工裝的所有氣動元件均選擇SMC的產品，性能可靠。工裝所有的控制系統和供風系統的管線均布置在工裝的側面和框架內部，并進行了防護處理，檢修方便，管路采用管排形式，排列整齊美觀。工裝的氣動原理圖如圖3 所示。

3 結論

該工裝經實際使用，效果很好，操作簡單方便，便于檢修和保養，對工件的定位精度高，生產效率較高，有效地保證了工件的焊接質量。