CN108544161A - 汽车门环定位工装及门环大总成成形工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车门环定位工装及门环大总成成形工艺。门环定位工装，包括工作平台、可移动定位机构、多个支撑吸附机构、预定位机构及夹紧定位机构，每块板料下方至少设有两个支撑吸附机构，每块板料下方至少设有一个述预定位机构，预定位机构包括定位销，夹紧定位机构包括夹紧板及夹紧气缸，可移动定位机构包括升降气缸及定位柱。成型工艺步骤：落料；定位；拼焊；加热；热成型；激光切割。板料定位准确，两板料之间的缝隙在允许误差之内，避免门环各组成部件的搭接叠加，在不降低门环防撞性能的前提下，降低门环重量，减少钢材浪费，减少落料及门环组装过程中的钢材浪费；减少工序及工艺步骤，达到降低门环加工成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车门环定位工装及门环大总成成形工艺，属于汽车零部件加工技术领域。
背景技术
汽车门环由A柱、B柱、H柱和门槛等主要安全部件组成，不仅是汽车车身的重要构成部分，而且在汽车发生侧面撞击时对车内驾驶员及乘客的安全起着关键保护作用。
目前，汽车门环成形方式有两种：一种是根据汽车门环展开的形状，一次落料，然后加热成形，由于门环尺寸较大，落料过程造成钢材的大量浪费；另一种是将汽车门环的各部分组成单独落料，然后单独加热成形，然后再将各部分重叠搭接，最后采用点焊工作站将各部分的成品件点焊固定形成门环大总成。这种门环大总成的成形工艺为了满足点焊需求，各组成部分的连接处相互搭接重叠，导致汽车门环整体重量加重，同样造成钢材的大量浪费。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种汽车门环定位工装及门环大总成成形工艺，避免门环各组成部件的搭接叠加，在不降低门环防撞性能的前提下，降低门环重量，减少钢材浪费。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种汽车门环定位工装，包括工作平台、设置在工作平台上的多个支撑吸附机构、预定位机构及夹紧定位机构，所述工作平台用于支撑由多块板料拼接而成的门环，在对应每块板料下方的所述工作平台上至少设有两个所述支撑吸附机构，在对应每块板料下方的所述工作平台上至少设有一个所述预定位机构，所述预定位机构包括定位销，所述板料上对应设有用于定位销穿过的定位销孔，所述夹紧定位机构包括用于对板料边缘进行定位的夹紧板及用于驱动夹紧板动作的夹紧气缸，所述夹紧气缸安装在所述工作平台上，所述夹紧板与所述夹紧气缸的活塞杆连接；还包括用于定位第一块板料与第二块板料拼接侧的可移动定位机构，所述可移动定位机构包括升降气缸及两个定位柱，两个所述定位柱通过升降板与所述升降气缸的活塞杆连接，所述升降气缸安装在所述工作平台上。
本发明的有益效果是：通过该定位工装依次对组成门环的各个板料进行拼接定位，每块板料都经历定位销预定位、支撑吸附及夹紧定位，且由于第一块板料是定位基准，为了保证板料的精准定位，故对第一板料与第二板料焊接的拼接侧进行专门定位，升降气缸作用，定位柱可对拼接侧定位，然后夹紧定位机构实现对第一块板料的边缘夹紧动作；待定位第二块板料时，可移动定位机构的升降气缸下降，第二块板料与第一块板料对接，继续第二块板料的定位，可移动定位机构在保证第一块板料定位准确的前提下，不会妨碍相邻板料的对接定位。总之，本发明不但保证每块板料定位准确，而且相邻板料之间的对接或拼接精准，板料不会搭接重叠，确保相邻两板料之间的缝隙在允许误差之内，便于后续拼接而成板料的依次焊接，从而减轻门环的重量，减轻门环加工成本。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的，所述预定位机构还包括用于控制定位销动作的驱动气缸，所述驱动气缸的缸体与所述工作平台连接，所述驱动气缸的活塞杆与所述定位销连接。
采用上述进一步方案的有益效果是，预定位机构作用时，驱动气缸动作，定位销上升，穿过板料上的定位销孔实现对板料的预定位，可以根据定位需求，第一块板料定位时采用两个定位销，分别为主定位销及副定位销实现对第一块板料的预定位；其余板料由于会受到与其相邻的已定位好的板料的作用，可以采用一个定位销进行定位。
进一步的，所述支撑吸附机构为电磁铁或气动吸盘。
采用上述进一步方案的有益效果是，采用电磁铁时，通电便可将板料吸附定位，气动吸盘也可以实现对板料的支撑吸附作用。
进一步的，所述工作平台上还设有用于辅助定位门环内侧的多个仿形定位块。
采用上述进一步方案的有益效果是，工作平台上设有多个仿形定位块，用于定位门环的内侧，进一步保证组成门环板料的精准定位。
本发明还公开了一种汽车门环大总成成形工艺，步骤如下：
1)落料：门环的组成为四部分，分别为A柱、B柱、H柱及门槛，根据门环的组成从板材中分别获取所需尺寸的A柱板料、B柱板料、H柱板料及门槛板料；落料可以采用激光切割机切割所需尺寸的板料或者是批量生产采用级进模进行落料；
2)定位：采用如上所述的定位工装，按照B柱、门槛、H柱、A柱的先后顺序将获取的对应B柱板料、门槛板料、H柱板料、A柱板料依次排列定位；
3)拼焊：采用激光拼焊机按照板料定位顺序将定位完成的各板料焊缝依次焊接，焊缝的焊接顺序按照门环板料的定位顺序，焊接速度6m/min-18m/min；
4)加热：待门环板料的焊缝冷却后，通过机器人或机械手将焊接完成的门环板料放置托盘内，将盛门环板料的托盘放在拆垛台上，通过机器人抓取拆垛台上的门环板料放入加热炉内加热，加热温度达到900℃-960℃，加热时间为300s-540s；
5)热成型：通过机器人将加热的门环板料取出并传送到模具上；压机下行，模具的上、下模合模，完成门环板料的热成型；压机上行，机器人将热成型的产品件取出送到传送带输出；
6)激光切割：将热成型的产品件放置于激光切割夹具上，切割余料，即可获得门环大总成。
进一步的，步骤5)中，机器人的传送时间为8s-12s。
进一步的，步骤4)中，若是裸板，需要提供保护气氛，氮气或是其他惰性气体；若是涂层板，则不用保护气氛，仅需要去涂层后再进行拼焊。
本发明的有益效果是：可以减少落料及门环组装过程中的钢材浪费；能够减少工序及工艺步骤，达到降低门环加工成本的目的；能够实现各板料精准定位，确保相邻两板料之间的缝隙在允许误差之内，从而提高焊缝质量；从而实现汽车的轻量化，降低油品消耗，节约能源。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的，步骤2)中定位具体步骤：
a)B柱板料定位：机械手将B柱板料抓放在工作平台上的支撑吸附机构上，，通过定位销完成B柱板料的预定位，B柱预定位后，支撑吸附机构作用，将B柱板料吸附在至少两个支撑吸附机构形成的支撑平面上，升降气缸升起，定位柱实现对B柱板料与门槛板料的拼接侧的精准定位，然后B柱板料两侧的夹紧板在夹紧气缸的作用下夹紧B柱板料；
b)门槛板料定位：升降气缸复位，机械手放置门槛板料，先通过定位销预定位，然后将门槛板料与B柱板料的焊缝拼接，用于支撑门槛板料的支撑吸附机构作用，将门槛板料吸附，门槛板料与B柱板料下表面在同一水平面，位于门槛板料边缘的夹紧板将门槛板料夹紧；
c)H柱板料定位：与上述步骤b)中门槛板料定位方法相同；
d)A柱板料定位：与上述步骤b)中门槛板料定位方法相同，在A柱板料边缘的夹紧定位机构作用时，启动B柱板料上方及远离A柱板料一侧的夹紧定位机构，完成门环板料的定位。
采用上述进一步方案的有益效果是，A柱板料定位时，由于误差积累，A柱板料与B柱板料之间的间隙会超过预设值，为避免A柱板料对B柱板料的挤压，导致B柱板料精度差或A柱板料和B柱板料之间的间隙过大，不利于焊接，在B柱板料的上方和右侧边界上设置夹紧定位机构，右侧边界的夹紧定位机构不仅具有夹紧作用，同时还有垂直于焊缝且指向A柱板料方向的推力，故A柱板料放好之后，夹紧定位机构启动，减少焊缝间隙。每块板料都经历定位销预定位、支撑吸附及夹紧板夹紧定位，尤其是对于基准定位的第一块板料，更是在其与第二看板料拼接侧增设了可移动定位机构进行定位，同时不妨碍对第二块板料的定位，从而保证了每块板料定位精确，板料之间无搭接重叠，板料之间的间隙满足焊接需求，从而减轻门环重量，降低门环加工成本。采用板料按照顺序精准定位，待上述构成门环的板料对接、拼接定位准确后，采用激光拼焊机将定位完成的各板料焊缝按照板料定位顺向依次焊接，从而完成门环板料的焊接。
进一步的，所述门环的组成为3-6块板料。
采用上述进一步方案的有益效果是，可根据门环重量、支撑强度及加工成本要求，将门环分成不同的组成部分。
进一步的，所述板料的厚度为0.8mm-2.5mm。
采用上述进一步方案的有益效果是，可根据门环强度及重量的要求调整板料的厚度。
附图说明
图1为本发明定位工装的结构示意图；
图2为本发明的预定位机构的结构示意图；
图3为本发明的夹紧定位机构的结构示意图；
图4为本发明的可移动定位机构的结构示意图；
图5为本发明定位工装的展开结构示意图；
图6为本发明门环的结构示意图；
图7为本发明门环B柱板料定位的结构示意图；
图8为本发明门环门槛板料定位的结构示意图；
图9为本发明门环H柱板料定位的结构示意图；
图10为本发明门环A柱板料定位的结构示意图。
图中，1、工作平台；2、支撑吸附机构；3、预定位机构；31、定位销；32、主销；33、副销；34、驱动气缸；35、驱动气缸安装板；4、夹紧定位机构；41、夹紧板；42、夹紧气缸；43、夹紧气缸安装板；5、可移动定位机构；51、升降气缸；52、定位柱；53、升降板；54、升降气缸安装板；6、仿形定位块；7、安装窗口；8、门环；81、B柱板料；82、门槛板料；83、H柱板料；84、A柱板料；85、定位销孔。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1-图5所示，一种汽车门环定位工装，包括工作平台1、设置在工作平台上的多个支撑吸附机构2、预定位机构3及夹紧定位机构4，所述工作平台用于支撑由多块板料拼接而成的门环8，在对应每块板料下方的所述工作平台上至少设有两个所述支撑吸附机构，在对应每块板料下方的所述工作平台上至少设有一个所述预定位机构，所述预定位机构包括定位销31，所述板料上对应设有用于定位销穿过的定位销孔85，所述夹紧定位机构包括用于对板料边缘进行定位的夹紧板41及用于驱动夹紧板动作的夹紧气缸42，所述夹紧气缸通过夹紧气缸安装板43安装在所述工作平台上，所述夹紧板与所述夹紧气缸的活塞杆连接；还包括用于定位第一块板料与第二块板料拼接侧的可移动定位机构5，所述可移动定位机构包括升降气缸51及两个定位柱52，两个所述定位柱通过升降板53与所述升降气缸的活塞杆连接，所述升降气缸通过升降气缸安装板54安装在所述工作平台上。
所述预定位机构还包括用于控制定位销动作的驱动气缸34，所述驱动气缸的缸体通过驱动气缸安装板35与所述工作平台连接，所述驱动气缸的活塞杆与所述定位销连接。预定位机构作用时，驱动气缸动作，定位销上升，穿过板料上的定位销孔实现对板料的预定位，可以根据定位需求，第一块板料定位时采用两个定位销，分别为主定位销及副定位销实现对第一块板料的预定位；其余板料由于会受到与其相邻的已定位好的板料的作用，可以采用一个定位销进行定位。
所述支撑吸附机构为电磁铁或气动吸盘。采用电磁铁时，通电便可将板料吸附定位，气动吸盘也可以实现对板料的支撑吸附作用。
所述工作平台上还设有用于辅助定位门环内侧的多个仿形定位块6。工作平台上设有多个仿形定位块，用于定位门环的内侧，进一步保证组成门环板料的精准定位。
所述工作平台上设有多个安装窗口7。安装窗口可用于安装夹紧定位机构、可移动定位机构及预定位机构，既能实现各自定位功能，方便各个定位机构的安装，同时还能保证工作平台的支撑强度。
本发明还公开了一种汽车门环大总成成形工艺，步骤如下：
1)落料：门环的组成为四部分，分别为A柱、B柱、H柱及门槛，根据门环的组成从板材中分别获取所需尺寸的A柱板料84、B柱板料81、H柱板料83及门槛板料82，如图6所示；落料可以采用激光切割机切割所需尺寸的板料或者是批量生产采用级进模进行落料；
2)定位：采用如上所述的定位工装，按照B柱、门槛、H柱、A柱的先后顺序将获取的对应B柱板料、门槛板料、H柱板料、A柱板料依次排列定位；
3)拼焊：采用激光拼焊机将定位完成的各板料焊缝依次焊接，焊缝的焊接顺序按照门环板料的定位顺序，焊接速度6m/min-18m/min；
4)加热：待门环板料的焊缝冷却后，通过机器人或机械手将焊接完成的门环板料放置托盘内，将盛门环板料的托盘放在拆垛台上，通过1号机器人抓取拆垛台上的门环板料放入加热炉内加热，加热温度达到900℃-960℃，加热时间为300s-540s；
5)热成型：通过2号机器人将加热的门环板料取出并传送到模具上；压机下行，模具的上、下模合模，完成门环板料的热成型；压机上行，3号机器人将热成型的产品件取出送到传送带输出；
6)激光切割：将热成型的产品件放置于激光切割夹具上，切割余料，即可获得门环大总成。
步骤5)中，机器人的传送时间为8s-12s。
步骤4)中，若是裸板，需要提供保护气氛，氮气或是其他惰性气体；若是涂层板，则不用保护气氛，仅需要去涂层后再进行拼焊。
如图7-图10所示，步骤2)中定位具体步骤：
a)B柱板料定位：机械手将B柱板料抓放在工作平台上的支撑吸附机构上，，通过定位销完成B柱板料的预定位，B柱预定位后，支撑吸附机构作用，将B柱板料吸附在至少两个支撑吸附机构形成的支撑平面上，升降气缸升起，定位柱实现对B柱板料与门槛板料的拼接侧的精准定位，然后B柱板料两侧的夹紧板在夹紧气缸的作用下夹紧B柱板料；
b)门槛板料定位：升降气缸复位，机械手放置门槛板料，先通过定位销预定位，然后将门槛板料与B柱板料的焊缝拼接，用于支撑门槛板料的支撑吸附机构作用，将门槛板料吸附，门槛板料与B柱板料下表面在同一水平面，位于门槛板料边缘的夹紧板将门槛板料夹紧；
c)H柱板料定位：与上述步骤b)中门槛板料定位方法相同；
d)A柱板料定位：与上述步骤b)中门槛板料定位方法相同，在A柱板料边缘的夹紧定位机构作用时，启动B柱板料上方及远离A柱板料一侧的夹紧定位机构，完成门环板料的定位。A柱板料定位时，由于误差积累，A柱板料与B柱板料之间的间隙会超过预设值，为避免A柱板料对B柱板料的挤压，导致B柱板料精度差或A柱板料和B柱板料之间的间隙过大，不利于焊接，在B柱板料的上方和右侧边界上设置夹紧定位机构，右侧边界的夹紧定位机构不仅具有夹紧作用，同时还有垂直于焊缝且指向A柱板料方向的推力，故A柱板料放好之后，夹紧定位机构启动，减少焊缝间隙。
每块板料都经历定位销预定位、支撑吸附及夹紧板夹紧定位，尤其是对于基准定位的第一块板料，更是在其与第二看板料拼接侧增设了可移动定位机构进行定位，同时不妨碍对第二块板料的定位，从而保证了每块板料定位精确，板料之间无搭接重叠，板料之间的间隙满足焊接需求，从而减轻门环重量，降低门环加工成本。采用板料按照顺序精准定位，待上述构成门环的板料对接、拼接定位准确后，采用激光拼焊机将定位完成的各板料焊缝按照板料定位顺向依次焊接，从而完成门环板料的焊接。
所述门环的组成为3-6块板料。焊缝数量为3-6道。可根据门环重量、支撑强度及加工成本要求，将门环分成不同的组成部分。
所述板料的厚度为0.8mm-2.5mm。可根据门环强度及重量的要求调整板料的厚度。
可以减少落料及门环组装过程中的钢材浪费；能够减少工序及工艺步骤，达到降低门环加工成本的目的；能够实现各板料精准定位，确保相邻两板料之间的缝隙在允许误差之内，从而提高焊缝质量；从而实现汽车的轻量化，降低油品消耗，节约能源。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种汽车门环定位工装，其特征在于，包括工作平台、设置在工作平台上的多个支撑吸附机构、预定位机构及夹紧定位机构，所述工作平台用于支撑由多块板料拼接而成的门环，在对应每块板料下方的所述工作平台上至少设有两个所述支撑吸附机构，在对应每块板料下方的所述工作平台上至少设有一个所述预定位机构，所述预定位机构包括定位销，所述板料上对应设有用于定位销穿过的定位销孔，所述夹紧定位机构包括用于对板料边缘进行定位的夹紧板及用于驱动夹紧板动作的夹紧气缸，所述夹紧气缸安装在所述工作平台上，所述夹紧板与所述夹紧气缸的活塞杆连接；还包括用于定位第一块板料与第二块板料拼接侧的可移动定位机构，所述可移动定位机构包括升降气缸及两个定位柱，两个所述定位柱通过升降板与所述升降气缸的活塞杆连接，所述升降气缸安装在所述工作平台上。
2.根据权利要求1所述的汽车门环定位工装，其特征在于，所述预定位机构还包括用于控制定位销动作的驱动气缸，所述驱动气缸的缸体与所述工作平台连接，所述驱动气缸的活塞杆与所述定位销连接。
3.根据权利要求1所述的汽车门环定位工装，其特征在于，所述支撑吸附机构为电磁铁或气动吸盘。
4.根据权利要求1所述的汽车门环定位工装，其特征在于，所述工作平台上还设有用于辅助定位门环内侧的多个仿形定位块。
5.一种汽车门环大总成成形工艺，其特征在于，步骤如下：
1)落料：门环的组成为四部分，分别为A柱、B柱、H柱及门槛，根据门环的组成从板材中分别获取所需尺寸的A柱板料、B柱板料、H柱板料及门槛板料；
2)定位：采用如权利要求1-4任一项所述的定位工装，按照B柱、门槛、H柱、A柱的先后顺序将获取的对应B柱板料、门槛板料、H柱板料、A柱板料依次排列定位；
3)拼焊：采用激光拼焊机将定位完成的各板料焊缝依次焊接，焊缝的焊接顺序按照门环板料的定位顺序，焊接速度6m/min-18m/min；
4)加热：待门环板料的焊缝冷却后，将焊接完成的门环板料放置托盘内，将盛门环板料的托盘放在拆垛台上，抓取拆垛台上的门环板料放入加热炉内加热，加热温度达到900℃-960℃，加热时间为300s-540s；
5)热成型：将加热的门环板料取出并传送到模具上；压机下行，模具的上、下模合模，完成门环板料的热成型；压机上行，将热成型的产品件取出；
6)激光切割：将热成型的产品件放置于激光切割夹具上，切割余料，即可获得门环大总成。
6.根据权利要求5所述的汽车门环大总成成形工艺，其特征在于，步骤2)中定位具体步骤：
a)B柱板料定位：机械手将B柱板料抓放在工作平台上的支撑吸附机构上，，通过定位销完成B柱板料的预定位，B柱预定位后，支撑吸附机构作用，将B柱板料吸附在至少两个支撑吸附机构形成的支撑平面上，升降气缸升起，定位柱实现对B柱板料与门槛板料的拼接侧的精准定位，然后B柱板料两侧的夹紧板在夹紧气缸的作用下夹紧B柱板料；
b)门槛板料定位：升降气缸复位，机械手放置门槛板料，先通过定位销预定位，然后将门槛板料与B柱板料的焊缝拼接，用于支撑门槛板料的支撑吸附机构作用，将门槛板料吸附，门槛板料与B柱板料下表面在同一水平面，位于门槛板料边缘的夹紧板将门槛板料夹紧；
c)H柱板料定位：与上述步骤b)中门槛板料定位方法相同；
d)A柱板料定位：与上述步骤b)中门槛板料定位方法相同，在A柱板料边缘的夹紧定位机构作用时，启动B柱板料上方及远离A柱板料一侧的夹紧定位机构，完成门环板料的定位。
7.根据权利要求5所述的汽车门环大总成成形工艺，其特征在于，所述门环的组成为3-6块板料。
8.根据权利要求5所述的汽车门环大总成成形工艺，其特征在于，所述板料的厚度为0.8mm-2.5mm。
9.根据权利要求5所述的汽车门环大总成成形工艺，其特征在于，步骤5)中，传送时间为8s-12s。
10.根据权利要求5所述的汽车门环大总成成形工艺，其特征在于，步骤4)中，若是裸板，需要提供保护气氛，氮气或是其他惰性气体；若是涂层板，则不用保护气氛，仅需要去涂层后再进行拼焊。
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