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干货 | 机器人点焊的工艺及应用

发布日期:2018-06-13 浏览次数:57 来源:工业机器人之家

什么是点焊?

点焊是电阻焊的一种,是通过加压和加热共同的作用将两种以上的板材联接在 一起,在板材的接触面之间形成焊点。按对工件的供电方式,点焊通常分为双面点焊和单面点焊两大类。

点焊的工艺

 

点焊的四大规范及参数是:焊接电流、通电时间、电极压力、电极形状

焊接电流(I)

点焊时输出的热量与电流的二次方成正比,所以焊接电流对焊点性能的影响最敏感;

根据焊接时间的长短和焊接电流大小,常把点焊分为硬规范和软规范。

通电时间(T)

通电时间的长短直接影响热输出的大小。

电极压力(F)

电极压力会影响电阻的数值,从而影响输出热量,另一方面会影响焊件向电极散热的情况。

电极形状和尺寸

机器人点焊主要采用球形面和锥形台,如非工件原因建议采用最常用的,否则会大大增加备件的难度与成本。

以上参数基本主机厂会有严格的规定,上诉参数对于焊钳的选型和节拍都用很大影响。如遇未指定的情况,建议让主机厂直接导出产品BOM表,向焊钳供应商或焊机厂商了解。

点焊系统的组成

(1) 机器人本体  

点焊机器人一般选择的机器人负载在180KG以上;也有轻量化机器人应用(100Kg左右),主要使用在工位密集的场合,由于使用轻量化焊钳,成本相对较高。

(2) 伺服/气动点焊钳  

根据焊钳加压的驱动方式分为伺服焊钳和启动焊钳;

按焊钳的结构型式,焊钳可以分为“C” 型焊钳和“X 型” 焊钳;

按焊钳的行程,焊钳可以分为单行程和双行程;

按焊钳变压器的种类,焊钳可以分为工频焊钳和中频焊钳;

按焊钳的加压力大小,焊钳可以分为轻型焊钳和重型焊钳。

(3) 电极修磨器  

点焊时电极上通过的密度很大,热量非常高,同时存在很大压力,电极表面会出现变形和氧化;所以需要修磨。

(4) 管线包  

点焊管线包主要分为内置和外置。

(5)焊钳控制电缆  

(6)水气单元  

(7)焊钳冷水管  

(8)焊钳回水管  

(9)点焊控制器冷水管(空冷不需要)  

(10)冷水机   

(11)点焊控制器  

(12)机器人变压器  

(13)焊接电缆  

(14)机器人控制器  

(15)焊接控制器通讯线缆   

(16) (17) (18)机器人线缆  

(19)伺服编码器线缆  

(20)机器人示教器  

(21)冷却水开关  

(22)供电电源

点焊机器人在白车身焊接中的应用

轿车白车身是指尚未进入涂装和内饰件总装阶段之前的车身,它是车动力系统、行驶系统、电气系统、内外饰系统等载体,白车身制造是总车制造系统中很关键的制造技术。

 

点焊的工艺

 

白车身通常由薄板冲压零件焊装而成;

通常车身分为前围总成、后围总成、侧围总成等,各分总成又分为若干小总成,各个小总成若干零件组成。

白车身生产线节拍与产能计算

假设厂家规划的生产线的产能为:60000台/年,双班;

日产量=60000÷12月÷21天(月平均工作日)=240台/天

有效生产时间:

8(单班工作小时)X3600X90%(设备能动率)x2=51840s

生产节拍(C/T)=51840/240=216s(15JPH)

机器人数量:总焊点数*3.5s(单点效率)/216s

操作工数量的确认:人员负荷80%-90%

各工位口依据MTM标准工时并根据上件数量以及工件大小计算人员操作时间,保证人员负荷,避免出现机器人等人的现象。

白车身点焊数字化生产线

需求:白车身一般包含3000-5000个焊点,需要永达100多个大型夹具,500-800个定位器。从规划到具体实施,生产线是一个庞大而复杂的过程;

以往的工艺规划,往往需要到生产加工之后或者调试时才能发现问题,造成财力物力的浪费。采用数字化软件对项目各环节进行设计、管理、跟踪,可以监控整个流程,并缩短周期;

目前仿真软件除各大机器人厂商的推出的,还主要有:

达索:DELMIA

西门子:Process designer/process simulate /robocad

数字化技术的实施步骤

1.   前期方案阶段

从厂家得到产品、制造特征和生产节拍等资料,将需要的资料导入数字化工厂中的PD中,进行工艺流程设计、作业时间分析、生产线布局,初步确认机器人数量、进行焊钳初选型、导出前期cycle time。

2.   工艺规划与仿真

产品和制造特征导入软件后,继续导入夹具数模、初期规划布置图等进行工艺验证及仿真;

3.   离线程序编制与节拍验证

离线编程是数字化技术在点焊生产线的重要应用,可以避免现场使用大量的调试时间;

离线编程时需要规划焊接顺序,安排焊接路径、设置干涉区,检查节拍是否满足;

4.   离线程序的补偿与导入;

校准主要由硬件部分和软件部分:

硬件部分:如果对精度要求较高可以采用激光仪扫描识别,如对精度不高可以直接使用校准针、焊钳等设备;

软件:各仿真软件都有自己的校准模块,可以校准仿真环境与现场的安装误差并补偿离线程序。

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