一种电动自行车车架半自动焊接生产线的设计

2022-09-10

随着电动车制造业的蓬勃发展的同时, 对电动车的生产质量、生产效率也提出了更高的要求。焊接机器人的应用, 使批量焊接工人不再手动焊接各个零部件。但是焊接机器人的作业, 同样需要配合大量焊接工人协作完成, 例如, 机械上料、位姿调整、搬运、整合焊接、补焊、下料等都需要工人参与。众所周知, 焊接工作环境是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的恶劣工作环境。所以, 根据企业生产要求和现有设备的局限性, 利用自动化生产方式为企业设计一条半自动化的电动车车架整体焊接生产线, 以提高企业生产效率, 提升产品品质, 增强企业的核心竞争力, 减轻焊工的劳动强度, 并保证焊接质量、保障企业的生产安全, 并实现批量化焊接自动化生产。

一、功能目标

根据企业生产要求和现有设备的局限性, 为企业设计成一条半自动化的电动车车架整体焊接生产线, 该生产线由零件组合焊接工作站、车架整体焊接工作站和传输线组成[1]。

(一) 零件组合焊接工作站

主要用来对电动车零件组合实施焊接。该工作站主要由OTC机器人和两个高精度单轴翻转变位夹具组成。该焊接工作站支持断电保持、断点续焊和工作预约功能, 机器人可以单独使用, 可以和变位机中的一个或全部组合使用, 操作灵活方便。在焊接过程中单轴变位夹具根据不同的焊接面由程序控制自动对车头组合夹具进行翻转, 以配合机器人高质量、高效率地完成对车头组合的焊接。

(二) 车架整体焊接工作站

主要用来对电动车车架车身组合实施焊接。该工作站主要由两台机器人、一台高精度单轴翻转变位夹具组成。采用集中控制模式, 保证了双机器人协作焊接。首先由传输线将已组合好的电动车车架随行组合工装流进该工作站内, 夹具调整最佳位姿, 机器人开始对车架组合进行焊接。在机器人焊接过程中变位夹具根据不同的焊接侧面对组合夹具进行翻转, 配合双机器人完成整个车架组合的焊接。该工作站控制系统支持断电保持和人工复位功能, 支持断点续焊功能, 支持随行工装选择焊接功能, 支持工作站脱离传输线独立作业功能。其次, 该工作站的控制系统还支持机器人单独作业功能。

(三) 传输线

主要用来传输随行工装, 配合机器人工作站实现流水式焊接作业。该传输线控制系统支持断电保持和人工复位功能。

二、方案设计

(一) 机械部分

电动车车架自动焊接生产线流程图如图1所示。电动自行车车架自动焊接生产线系统由零件组合焊接模块、车架整体焊接模块和传输线模块组成。零件组合焊接模块:主要用来对电动车的零部件组成实施焊接。该工作站主要由一台机器人和两个高精度单轴翻转变位夹具组成。车架整体焊接模块:主要用来对电动车车身组合实施对称焊接。该工作站主要由两台机器人、一台高精度单轴翻转变位夹具构组成。传输线模块:主要用来传输随行工装, 配合机器人工作站实现流水式焊接作业[2]。

根据电动车车架构图分析, 机械模块设计主要完成电动车架各零部件支撑夹具、传送装置、整体焊接翻转夹具等的设计。

焊接变位机, 通过工作台翻转运动使工件处于最佳焊接位置, 有侧翻式、头尾式、升降式及双回转等多种结构形式。可与焊接操作架等配套组成自动焊接专机, 与机器人配套实现自动化焊接。

(二) 控制部分

控制系统采用PLC进行集中控制, 各工位都具有一个操作台和总控制柜相连。其中, 总控制柜完成各操作台的操作允许功能和皮带的连续运行功能, 操作台用来单独控制此工位的机器人和变位夹具。该控制系统的各模块都支持断电保持和人工复位功能, 支持断点续焊功能, 支持随行工装选择焊接功能, 支持各模块脱离传输线独立作业功能。另外, 该控制系统还支持机器人单独作业功能。正常作业状态下, 首先由传输线将已组合好的电动车车架随行组合工装流进该工作站内, 有液压翻转夹具在单轴变位机上固定好之后并翻转机到位, 机器人开始对车架焊接。在机器人焊接过程中变位机根据不同的焊接侧面对组合夹具进行翻转, 配合双机器人完成整个车架组合的焊接。