汽车后桥壳 焊接

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# 环缝自动焊机示意图
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研究与设计
郭
勇等： 汽车后桥壳总成自动化焊接生产线的研制
第*期
该自动焊机完成后桥壳总成后桥壳与轴管总 成、 法兰 ! 条环缝的自动 焊 接 " 也 可 进 行 双 段 环 缝 桥的焊接#。 设备采用全封闭式结构。 设置在桥壳总成 ! 环缝自动焊专机上往复式 自动上下料机构， 自动将已经点定好的桥壳总成从 主传输线上取下并将工件送入该焊机的焊接位置； 焊接完成后， 该往复式自动上下料机构再将工件从
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第
-- 卷 第 2 期 1$$- 年 2 月
电焊机
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汽车后桥壳总成自动化焊接 生产线的研制
郭 勇， 帅 业， 何长春， 张舫舟， 姚 志， 江 云
四川 成都 "#$$%#& !成都焊研科技有限责任公司，
介绍了微型 !越野车后桥壳总成自动化焊接生产的工艺流程， 自动化焊接生产线的设计 摘要： 思想， 结构原理、 特点以及控制、 管理系统， 证明了该焊接生产线及设备是一套适用于微型 !越野 车后桥总成焊接生产的自动化程度高、 生产效率高、 控制、 管理方便的设备。 汽车后桥壳总成； 自动焊； 机器人； 机械手 关键词： ’()； 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： *+,-； *+,$. / #$$#01-$-!1$$-&$20$$1.0$%
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图!
后桥壳总成的生产工艺流程图
的传输线结构。 另外， 还考虑了每台设备的加工情况 是完全不同的， 它们加工的时间也各不相同， 为了协 调各台设备的加工时间， 在设计这套焊接生产线时 对加工耗时较长的设备设计了上下料缓冲区。 该设 计方案同时考虑了多种型号桥壳总成的焊接生产， 因此， 传输线及各设备的工装及定位夹紧的可互换 性， 使该焊接生产线具有柔性化。 该生产线的平面 图如图 " 所示。
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生产工艺流程
根据后桥壳总成的生产工艺要求设计的工艺
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・ 1. ・
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流程如图 ! 所示。
生产效率。 该生产线的设计方案除了考虑设备的实 用、 可靠外， 对提高整套焊接线的生产效率作了全 面的、 最优化的设计。 首先考虑的是根据上述后桥 壳总成的生产流程确定的、 各工序的加工设备之间 的工件的快速传输， 确定了以快速往复式传输方式
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序言
随着我国加入 Z*4， 国外各大汽车生产厂商进 入我国， 给我国带来了先进的汽车制造技术， 促进 了我国汽车工业的高速发展。据统计， 最近几年我 国轿 车 、 微型车以及越野车等小型车的销量以每 年 ,$\]%$\ 的 速度发 展 。 随 着 引 进 汽 车 国 产 化 提高的要求， 整车的发展给相关的汽车零部件的生 产带来很大的需求， 因此， 对汽车零部件的规模化 生产的要求就越来越高。 汽车后桥是汽车最重要的 组成部分之一。 目前， 国内外对汽车后桥的生产 几 乎 全部采用的是焊接， 对微型车、 越野车更是如此。 根据现行后桥焊接生产工艺要求， 后桥壳焊接生产 采用 )41 气体保护焊接方法完成桥壳总成的点定、 环缝的焊接。 除此之外， 对焊接完成的后桥壳总成 需进行校直和检漏。 目前， 国内对该类似微型车、 越
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二次校直。
检测。 在极限位置均设置有到位缓冲器。 机械手的主要动作为 ( 部分： ! 向行走， " 向提 升、 抓取。 其中抓取手指采用 ) 个气动连杆机构动作， 手指可以作为易损件更换。 该部分机械手有 ( 部带 旋转关节， 即绕 " 轴 *+,往复转动运动。 旋转关节采 用回转轴、 齿轮副传动， 传动动力由一旋转摆动气 缸完成。
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下料缓冲区装置由机械手和传输线组成， 它将 对工件自动检漏的上料进行缓冲。
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自动检漏设备
该设备是为焊接后的桥壳总成检查焊缝接头
的气密性而设置的。 采用全气动机构。 桥壳总成放置在桥壳中心定位装置 ! 桥壳加强 气动 环孔和面定位， 其中定位面设置有橡胶垫 " 上， 压紧机构压紧桥壳； 左右气动顶紧机构到位将左右 橡胶堵头堵住法兰孔； 油塞孔堵紧机构和通气孔堵 紧机构到位堵住油塞孔和通气孔； 压缩空气由桥壳 中心定位装置处进入桥壳， 并由升降机构将工件及 观察泄露情况， 数值 夹紧机构放入水中保持 # $%& ； 显示压力变化， 超出设定范围即报警。
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后桥壳总成焊接点定组合台
桥壳总成点定组合台是为桥壳中段、 轴管总成
以及法兰组合定位而设置的。 采用人工点定焊接。 设 备采用全气动夹紧定位方式。 人工将已经加工好的桥壳放置在该点定台的 桥壳中心定位装置上， 由气动内撑涨夹具定位撑紧； 将法兰盘分别放置在两端气动抱紧装置上定位， 分 别由气动三爪夹紧； 将轴管总成放置在定位 ’ 形块 上定位； 然后进行压装， 点定； 焊接完成后， 所有气
焊接机器人工作站示意图
该设备采用全封闭式结构，双装夹焊接工位， % 套焊接机器人和变位机。 % 装夹焊接工位随焊接变 位机对称分部在主传输线两侧， % 台机器人设置在 传输线的中轴线上， 并设置在左右两边。 机械手设置 在传输线上方， 在设 备 中 心 位 置 ， 该机械手采用 $ 位置定位传输方式， 一般情况机械手在传输线正上 方等待。 在传输线两侧、 % 个焊接工位之间设置有双 上下升降式防护隔板， 以避免焊接时相互干扰。 封闭 式防护罩两面操作位设置气动升降式防护门。 对有些无该工序后桥， 控制系统根据设定， 由传 输线和机械手配合， 工件就可以不进入该焊接机器 人工作站进行焊接。
转动机构上取下并将其送回到主传输线上， 设备示 意图如图 $ 所示。
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上臂、 减震器支架焊接机器人工作站
该设备完成桥壳总成上臂 ! 减震器支架的自动
定位焊接， 考虑到上臂!减震器支架在后桥壳总成上 定位的特殊性， 采用一般专机很难一次装夹焊接完 成， 所以采用了机器人工作站， 如图 ! 所示。
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自动校直专机
该设备是对焊接完成的桥壳总成进行自动校
直， 为后续的机械加工作准备。 采用龙门式结构。 机械手将工件放置在气动送料机构的 & 型架 上， 通过气动送料机构将工件送入工作区， 左右气 动定紧机构将工件定紧， 气动升降机构将工件初始 位置定位， 检测传感头升起对工件加强环进行 $ 点 检测， 通过检测结果， 数字控制系统控制液压系统 使液压头对桥壳 $ 个方向进行校直。
该生产工艺流程是参照日本三菱汽车越野车 后桥壳总成焊接生产的工艺流程。 该工艺流程在国 内大部分类似后桥生产厂采用或部分采用的工艺， 此自动焊接生产线就是以该工艺流程来确定后桥 壳总成焊接生产线的设计方案及设备组成。
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设计思想
设计焊接生产线一个最大的目的就是要提高
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后桥壳总成自动焊接生产线平面图
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上下料缓冲区装置
上下料缓冲区装置由校直专机上料缓冲区装
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置和下料缓冲区装置组成。 分别设置于校直专机的 两段端。 上料缓冲物料缓冲区的设置是基于工件在 校直工位所用时间比其他设备要长， 而该传输线上 的所有设备必须是同步联动工作， 因此为了提高其 他设备的工作效率， 采用在校直及工位增加缓冲区。 下料缓冲区是为试漏专机上料准备的。 上料缓冲区装置由 $ 套机械手和双层传输线 组成。 机械转运手从传输线上将工件抓取并旋转 ’() 将其转运到缓冲区下层传输线， 通过传输线将工件 传输到校直机的取料位， 取料位的自动分料机构将 自动检测和分料给校直机自动上下料机构取料。 工件被自动上下料机构送入校直位并被进行 校直， 校直完好的工件将被工件从另一侧送出， 并等 待试漏工位机械手转运。 如果在设定的时间内工件未能校直， 工件将被 上下料机构退回上料位， 这时缓冲区机械手会将工 件抓取并送至上层传输线， 通过上层传输线和机械 转运手将工件传输到下层传输线的起点准备进行
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控制系统
整个焊接生产线由中央控制器系统进行控制，
采 用 -./ 可 编 程 控 制 器 作 为 主 控 单 元 ， 焊接过程 的设定、 显示、 参数的设置以及控制过程的监控在 人机界面上完成。 在人机界面上可存储和调用 0+ 套 焊接专家程序和参数。 独立的中央控制柜通过标准 线槽与各个工序设备和传输线联结， 集中控制各个 工序设备的起动、 停止， 机械手起动、 停止， 传输线 的起动、 停止等， 以及程序联动。 设置成品计数器， 每 )+ 根自动停机一次。 动力传输线的起动、 停止由中央控制柜控制， 在 传输线前、 末端设置有操作盒。 传输线的步进速度 预先设定， 停留时间根据最慢工序的工作时间而定。 各个工序设备的起动、 停止控制由中央控制柜 控制， 中央控制器根据传输线的工件到位检测信号 进行程序控制。 每台工序设备即可以与整条传输线 联动， 也可以在调整状态进行单台生产。 在中央控 制柜上均设置有工序设备的工作状态指示灯。 各个工序设备均设置有操作盒， 具体操作动 作均在此完成， 操作盒设置有起动、 急停开关。 操作 任一操作盒上的急停， 均可以停止传输线及设备的 动作。 机械手起动、 停止控制由主控制柜根据传输 线的工件到位检测信号进行程序控制。 各个机械手 的具体气缸动作控制由中央控制器进行系统程序 控制。 故障报警功能： 在正常焊接生产过程中， 如果 单台工序设备发生故障则自动停机报警， 其余工序 设备在完成当前工作过程后， 自动停机等待， 故障 排除 后 ， 即可重新工作。 如果 传 输 线 发 生 故 障 ， 则 整 个系统自动停机报警， 故障排除后即可进行正常 焊接生产。 焊接故障诊断功能： 在焊接过程中发生故障! 如 堵丝、 粘丝以及无焊丝 " 时， 自动 停 机 报 警 ， 故障排 除后反转搭接长度， 自动焊接。
收稿日期： 1$$-0$20$% 作者简介： 郭 勇 !#."% —&， 男， 四川资中人， 高级工程师， 硕
士， 主要从事专用自动焊接设备的设计、 开发研 究工作。
野车桥壳总成的生产采用的是单机生产方式， 生产 工艺落后、 生产效率低、 产品质量不稳定。 而国外对 后桥壳总成的生产基本上采用了自动流水线的生 产方式， 以满足对后桥壳的规模化生产的要求。 在 这 种情况下， 根据我国的工业生产方式， 结合国外 的生产经验， 我们研制了这套后桥壳总成自动焊接 生产线。 该生产线是以后桥壳总成定位点定开始， 上臂! 减震器支 经过 , 环缝 ! 或 1 环缝 & 的自动焊接、 架焊接、 校直上料缓冲、 焊后自动校直、 校直下料缓 冲、 自动充气水下试漏检查到自动下线。这 2 个 工位由传输线和机械手连接， 除点定工位采用人工 上料外， 其他工位均采用机械手自动上料， 下料全 部采用机械手自动下料。 通过中央控制系统程序控 制自动传输线、 机械手、 自动焊接设备以及自动检 测设备。 同时， 利用工控机对生产现场进行有效地 监 控和管理。
设备组成
后桥壳焊接生产线由后桥壳总成焊接点定组
缸退回， 机械手到位， 将工件抓取到动力传输线上。
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% 环缝自动焊接专机
合台、 上臂! 减震器支架焊接机 # 环缝自动焊接专机、 器人工作站 $ 有些后桥壳总成无需该设备 % 、 自动校 直专机、 校直上下料缓冲装置、 自动检漏专机、 往复 式传输线、 校直工位、 各工位上下料机械手、 成品下 料辊道组成。 按工艺流程要求组成 & 个工位： 组合 点定工位、 环缝焊接工位、 上 臂!减 震 器 支 架 焊 接 工位 $有些后桥壳总成无需该工序 % 、 上料缓冲工位、 自动校直工位、 下料缓冲工位、 自动检漏工位、 下料 工位。