轿车白车身激光焊接选型设计

圆柱坐标型机器人
• 圆柱坐标型机械手有一个围 绕基座轴的旋转运动和两个 在相互垂直方向上的直线伸 缩运动。 • 它适用于采用油压(或气压) 驱动机构，在操作对象位于 机器人四周的情况下，操作 最为方便，灵活性较好，工 作范围较大，刚度、精度较 好。
直角坐标型机器人
• 与机床相似，按直角坐标 形式动作，直角坐标型机 器人可以在三个互相垂直 的方向上作直线伸缩运动。 • 这类机器人各个方向的运 动是独立的，计算和控制 比较方便，但占地面积大， 限于特定的应用场合，有 较多的局限性，刚度和精 度高，但灵活性差。
• 车身主要参数： •
焊接工艺分析
1.电阻焊接 1）电阻凸焊工艺：
焊接时间由三种因素决 定：薄板厚度、凸点刚度及 焊接电流
2）电阻点焊工艺
<1>零件料厚比的 控制 <2>严格控制车身边 缘与焊点之间的距离，并保 证焊点间距符合工艺要求 <3>控制好焊接面与 焊接空间
vs
2.激光焊接工艺 特点： <1>单面焊接 <2>扭曲变形小 <3>焊接速度快 和焊接强度高 <4>具有较高的 柔性
选型依据及要求：（2）驱动方式
选型依据及要求：（3）减速装置
• 由于谐波减速传动装置具有传动比大（一级谐波齿轮减速比可以在 50~500之间，采用多级或复波式传动，传动比可以更大）、承载能 力强、传动精度高、传动平稳、效率高（一般可达0.70~0.90）、体 积小、质量轻等的优点，所以采用谐波减速传动装置减速
• 关节型机器人在相同体积条件下比非 关节型结构的机器人具有大得多的相 对空间（即手腕端部可抵达的最大空 间体积与机器人本体外壳体积之比） 和绝对空间（即手腕端部可抵达的最 大空间体积）
球坐标型机器人
• 又称极坐标型，按球坐标形式动作。 极坐标型机械手的动作形态包括围绕 基座轴的旋转，一个回转和一个直线 伸缩运动。其特点类似于圆柱型机械 手。 • 在中心支架附近的工作范围较大，覆 盖工作空间较大，坐标系较复杂，较 难控制，存在工作死区
焊接机器人选择
产品型号：F-200iB 最大负重：100kg 可达半径：437mm*1040mm 重复精度：0.1mm
产品型号：MOTOMANES165D 负载：165kg 垂直可达距离：3372mm 水平可达距离：2651mm 重复定位精度：0.2mm
焊接机器人选择
产品型号：NJ165-3.0 载荷：165kg 最大水平工作半径：3.0m 重复精度：0.085mm 产品型号：NJ220-2.7 载荷：220kg 最大水平工作半径：2.7m 重复精度：0.075
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冲压件通过焊装后即成白车身，其车身的主要尺寸关系就已经确定， 所以说，冲压件精度是影响白车身尺寸精度（质量）的关键因素之一, 焊装亦是,冲压件主要以制件精度来影响白车身精度，而焊装则是通过 搭接和基准体系两个方面影响白车身精度。。
焊接对象分析
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我们小组选择大众甲壳虫这款车型作为研究对象，在结构方面，甲 壳虫属于A级平台车辆，车身结构满足最高安全标准的要求，通过应 用现代工艺技术（激光焊接，粘接技术，无铆钉冲铆），甲壳虫的车 上刚度达到了较高的水平。
焊接机器人焊接对象分析
• • 白车身（Body in White）是指完成焊接但未涂装之前的车身，不包 括四门两盖等运动件。涂装后的白车身加上内外饰（包括仪表板、座 椅、风挡玻璃、地毯、内饰护板等）和电子电器系统（音响、线束、 开关等），再加上底盘系统（包括制动、悬架系统等），再加上动力 总成系统（包括发动机、变速箱等）就组成了整车。
焊接工艺对比
• 电阻点焊：靠两个电极对焊部位进行夹持才能完成焊接，焊接部位的 凸缘必不可少。
• 激光焊接：单边输入，与焊接部位没有直接接触，凸缘结构可以省去， 对于同样的车身部件结构，可以采用不同的结构设计。结构上更加紧 凑，焊接部件更少，部件与部件之间的连接关系除了少量的对接外， 大多数为搭接，搭接方式大多为平面与平面，很少采用曲面搭接关系。 • 选择结果：激光焊接
选型依据及要求：（1）机械结构
• 关节型机器人 • 球坐标型机器人 • 圆柱坐标型机器人 • 直角坐标型机器人
关节机器人
• 关节型机器人的动作类似人的动作， 模仿人腰部到手臂的基本结构，本体 结构通常包括关节型机器人的机座结 构及腰部关节转动装置、大臂结构及 大臂关节转动装置、小臂结构及小臂 关节转动装置、手腕结构及手腕关节 转动装置和末端执行器。
选型依据：
• 估算机器人的工作半径需要2500-3000mm，根据运动半径及工作负 载由上表可选择机器人型号 NJ165-3.0 及NJ165-2.7。
技术经济评价
技术经济评价
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总结：
• 总结：本次选型设计中，我们选择了smart5 NJ 165-2.7，从灵活， 速度，稳固和精度方面而言提供了顶尖性能。所有这些型号既能安装 于地面也能倒挂安装。机器人家族既能提供“标准手腕”和“中空手 腕”。创新，也是长期建立的“中空手腕”技术。进一步增强于 SMART5 NJ型号: 全部焊接线缆集成于前臂，而不是像传统机器人线 缆置于外部。 • 该解决方案保证独一无二的性能和维修成本的节省，允许100%“离 线”机器人编程。 主要构件采用冲压焊接，板厚平均为1.5～4mm， 焊接主要以搭接、角接接头形式为主，焊接质量要求相当高，其质量 的好坏直接影响到轿车的安全性能。应用机器人焊接后，大大提高了 焊接件的外观和内在质量，并保证了质量的稳定性和降低劳动强度， 改善了劳动环境。
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SmartNJ系列机器人有效载荷为110-270kg，独特的“中空腕”设 计将机器人的所以管线内置于机械手臂内，避免管线磨损，延长了机 器人寿命，同时也保证了离线编程结果的准确性。此外，在设计方面 采用了新的流线型平行四边形结构，机器人重量得到有效减轻。大负 荷机器人在结构优化的同时，也保证了同样完美的负载及工作半径， 降低了节拍时间及能耗
• 选择过程和结果可能有很大很多的纰漏，希望老师和同学们谅解。
• 因为焊接位置相对较广，定点比较 准确，可操作性比较强，综合考虑， 决定使用关节型机器人为本次的机 器人类型选择。
• 焊接机器人本体的机械结构主要有两种形式：一种为平行四边形结构， 一种为侧置式（摆式）结构。
• 侧置式（摆式）结构的主要优点是上、下臂的活动范围大，使机器人 的工作空间几乎能达一个球体。因此，这种机器人可倒挂在机架上工 作，以节省占地面积，方便地面物件的流动。但是这种侧置式机器人， 2、3轴为悬臂结构，降低机器人的刚度，一般适用于负载较小的机器 人，用于电弧焊、切割或喷涂。 • 平行四边形机器人其上臂是通过一根拉杆驱动的。拉杆与下臂组成一 个平行四边形的两条边。故而得名。 • 设计方面采用了新的流线型平行四边形结构，机器人重量得到有效减 轻。大负荷机器人在结构优化的同时，也保证了同样完美的负载及工 作半径，降低了节拍时间及能耗。
国内外主要机器人公司：
• 国内： • 1、新松机器人自动化股份有限公司 2、安川首钢机器人有限公司
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3、中国聪锐机器人
4、 紫光优蓝机器人技术有限公司 5、博思电子数码科技有限公司
• 国外：
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1、瑞典ABBRobotics公司
2、日本安川电机公司 3、日本FANUC公司 4、德国KUKARoboterGmbh公司 5、意大利COMAU公司
焊接机器人选型设计
焊接机器人简介
• 焊接机器人是从事焊接（包括切割 与喷涂）的工业机器人。 • 为了适应不同的用途，机器人最后 一个轴的机械接口，通常是一个连 接法兰，可接装不同工具或称末端 执行器。 • 焊接机器人就是在工业机器人的末 轴法兰装接焊钳或焊（割）枪的， 使之能进行焊接，切割或热喷涂。 焊接机器人主要包括机器人和焊接 设备两部分。 • 机器人由机器人本体和控制柜（硬 件及软件）组成。而焊接装备，以 弧焊及点焊为例，则由焊接电源， （包括其控制系统）、送丝机（弧 焊）、焊枪（钳）等部分组成。对 于智能机器人还应有传感系统，如 激光或摄像传感器及其控制装置等。
选型依据及要求：（4）传动装置
• 在工业机器人中常采用柔软且拉伸变形小的钢带传递运动。钢带传动 结构简单，传动效率高，是无间隙传动，传动精度高。
选型相关因素：
• 1）工作站布局： • 根据要求，一个工作站有3个焊接机器人，所以我们安排2个机器人负 责车体两旁的焊接工作，1个机器人负责车体车头附近的焊接工作 • （2）工作载荷： • 根据对机器人的要求，机器人所携带焊钳或抓具的质量确定机器人的 额定负载，机器人的有效负载为100-200kg • （3）工作空间： • 由于是对白车身进行焊接，由甲壳虫车身大小可估算机器人的工作半 径需要2500-3000mm
根据网上资料 查找，柯马公 司主要机器人 型号如左图
选型依据：
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白车身焊接质量的控制任务很重，它不仅要对当日流出的白车身进 行生产过程管理，还要对白车身的焊接质量及时做出评价，在测量平 台的水平度时，测量点间距应该保证在300 mm×300 mm以上。夹具 平台上表面的粗糙度Ra应为3.2 μm以下，同时表面还要进行防锈处 理，夹具平台ห้องสมุดไป่ตู้须设有安装定位的基点（Jig Base Point，JBP）， JBP也是装配检查的基准点。