CN108907462B - 一种车灯激光焊接的柔性工装夹具及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车灯激光焊接的柔性工装夹具及焊接方法，属于焊接设计技术领域。通过具有定位作用的底板，避免了更换工装夹具时产生较大的偏移，减少后续焊接初始点校对时间；进一步的，通过在开始装夹动作之前先通过传感器检测工位上是否有待焊接零部件以及待焊接零部件是否正确放置在模具中，防止焊接设备空载运行造成设备的损坏，也避免了待焊接件未正确放置就进行装夹动作造成了待焊接零部件或者夹具的损坏；进一步的，通过压块上的压头左右对称分布，向下压紧时均匀施加压力；直线导轨两端均设有限位挡块，保证了夹具的位置精度；进一步的，通过设置有两个工位，同时完成两个待焊接件的定位夹紧，相对于一个工位能明显提高焊接效率。

Description

一种车灯激光焊接的柔性工装夹具及焊接方法

技术领域

本发明涉及一种车灯激光焊接的柔性工装夹具及焊接方法，属于焊接设计技术领域。

背景技术

焊接工装就是在焊接结构过程中起配合及辅助作用的夹具、机械装置或设备的总称，其中夹具就是用于对焊件进行准确定位并可靠地夹紧，以方便焊件的装配和焊接、保证焊件结构精度等要求的工艺装备。

在现代焊接生产过程中，与产品结构相适应的工装夹具的使用，对提高产品的质量和效率，减轻工人的劳动强度，加速焊接生产实现机械化、自动化进程等方面起着十分重要的作用。在焊接生产时，实际上焊接所需的工时相对较少，大部分时间都用于其他的辅助工序，尤其是对零件的初始焊接点的校对过程。

现有激光焊接工装在对不同种类的待焊接件进行焊接时，对零件的初始焊接点的校对往往需要花费较多时间，此外，由于激光焊接光斑直径较小，对待焊接件的定位精度较高，而以往常用的激光焊接工装夹具是通过压板直接固定在工作台上，在更换不同种类的焊接零件时，需要更换相应的工装夹具，而更换前后容易造成前后两次固定的位置存在较大的偏移，所以，零件装夹之后焊接初始点需要重新校对，极大的增加了焊接前的辅助工序时间。

发明内容

为了解决目前存在的问题，本发明提供了一种车灯激光焊接的柔性工装夹具及焊接方法，本发明提供的车灯激光焊接的柔性工装夹具改进了整套工装夹具的安装方式，将模具、定位与装夹装置均安装在底板上，底板相当于一个定位装置，在对不同种类的零部件进行焊接更换相应的工装夹具时，安装位置是固定的，就不会造成前后两次引起较大的偏移，大大减少了后续焊接初始点校对的时间。

本发明的第一个目的在于提供一种车灯激光焊接的柔性工装夹具，所述工装夹具包括：底板，直线导轨、水平驱动气缸和工件夹紧装置，所述直线导轨和水平驱动气缸安装在所述底板上，所述直线导轨之间设有支撑板，所述工件夹紧装置安装在所述支撑板上，用于对待焊接车灯进行定位与夹紧。

可选的，所述工装夹具还包括：传感器检测装置；所述传感器检测装置安装在所述底板上，用于检测工位上是否有待焊接车灯；

若检测到有待焊接车灯则执行车灯的定位与夹紧动作，若检测到没有待焊接车灯则不执行车灯的定位与夹紧动作。

可选的，所述工装夹具包括两个工位；所述底板上针对每一个工位都设有一对直线导轨，并在一对直线导轨之间有一块支撑板；所述支撑板上设置有对应的工件夹紧装置。所述工装夹具还包括车灯模具，所述车灯模具固定在所述底板上，车灯模具顶部设有与待焊接车灯的底面形状相对应的凹槽，用于限制车灯的自由度。

可选的，所述工装夹具还包括限位挡块；所述限位挡板安装在所述底板上，在所述每一条直线导轨的前后都设有一个限位挡块，用于实现工件夹紧装置对于待焊接车灯在水平方向的精确定位。

可选的，所述支撑板为几字形结构，两端安装在所述直线导轨上，在水平驱动气缸的作用下带动所述工件夹紧装置实现水平移动。

可选的，所述工装夹具还包括压块和压块连接板，所述工件夹紧装置，压块连接板与竖直驱动气缸直接相连；所述压块固定在压块连接板上，在竖直驱动气缸的带动下做上下运动，实现车灯的夹紧与放松，所述压块上设有与待焊接车灯的顶面形状相适应的异型孔，作为焊接作用窗口。

可选的，所述压块底部有四个压头，左右对称使夹紧力均匀分布，利用竖直驱动气缸提供的动力，配合所述车灯模具实现车灯的完全定位。

本发明的第二个目的在于提供一种车灯激光焊接方法，所述方法采用上述一种车灯激光焊接的柔性工装夹具，所述方法包括：

利用所述工装夹具的水平驱动气缸和工件夹紧装置向前运动到车灯模具和待焊接车灯的正上方；

竖直驱动气缸推动压块向下运动，使压块上的压头准确压在待焊接车灯上配合车灯模具限制车灯的自由度，实现待焊接车灯的定位与夹紧；

焊接初始点校对；

进行焊接。

可选的，所述利用水平驱动气缸和工件夹紧装置向前运动到车灯模具和待焊接车灯的正上方之前还包括：

检测工位上是否有待焊接车灯；

若检测到工位上有待焊接车灯，则执行利用水平驱动气缸和工件夹紧装置向前运动到车灯模具和待焊接车灯的正上方的动作；

若检测到工位上没有待焊接车灯，则不执行利用水平驱动气缸和工件夹紧装置向前运动到车灯模具和待焊接车灯的正上方的动作。

本发明有益效果是：

本发明通过工装夹具安装在具有定位作用的底板上，避免了更换工装夹具时产生较大的偏移，减少后续焊接初始点校对时间；模具凹槽地面作为定位基准，与车灯的起始基准重合，消除了基准不重合引起的误差；进一步的，通过在开始装夹动作之前先通过传感器检测工位上是否有待焊接零部件以及待焊接零部件是否正确放置在模具中，防止焊接设备空载运行造成设备的损坏，也避免了待焊接件未正确放置就进行装夹动作造成了待焊接零部件或者夹具的损坏；进一步的，通过压块上的压头左右对称分布，向下压紧时均匀施加压力；直线导轨两端均设有限位挡块，保证了夹具的位置精度。进一步的，本发明公开的车灯激光焊接的柔性工装夹具设置有两个工位，一次动作完成两个待焊接件的定位与夹紧，相对于一个工位能明显提高焊接效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明车灯激光焊接的柔性工装夹具的结构示意图；

图2为本发明定位夹紧装置结构示意图；

其中：1、底板；2、限位挡块；3、传感器检测装置；4、工件夹紧装置；41、支撑板；42、竖直驱动气缸；43、压块连接板；44、压块；5、焊接件模具；6、直线导轨；7、水平驱动气缸；

图3为本发明压块结构示意图；

图4为本发明车灯模具结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一：

本实施例提供一种车灯激光焊接的柔性工装夹具，参见图1，所述工装夹具包括：底板1，直线导轨6、水平驱动气缸7和工件夹紧装置4，所述直线导轨6和水平驱动气缸7安装在所述底板1上，所述直线导轨6之间设有支撑板41，所述工件夹紧装置4安装在所述支撑板41上，用于对待焊接车灯进行定位与夹紧。

本发明实施例通过工装夹具安装在具有定位作用的底板上，避免了更换工装夹具时产生较大的偏移，减少后续焊接初始点校对时间；模具凹槽地面作为定位基准，与车灯的起始基准重合，消除了基准不重合引起的误差；通过水平驱动气缸驱动待焊接车灯在更换不同种类的焊接零件时沿直线导轨运动，由于该过程中，底板相当于一个定位装置，更换不同零件对应的工装夹具时，不会造成前后两次较大的偏移，所以减少了后续焊接初始点校对的时间。

实施例二

本实施例提供一种车灯激光焊接的柔性工装夹具，参见图1、图2、图3和图4，所述工装夹具包括：底板1、限位挡块2、传感器装置3、工件夹紧装置4、车灯模具5、直线导轨6、水平驱动气缸7，其中限位挡块2、传感器装置3、车灯模具5、直线导轨6和水平驱动气缸7安装在底板1上，支撑板41安装在直线导轨6上，竖直驱动气缸42安装在支撑板41上，压块44安装在压块连接板43上，竖直气缸42和水平气缸7分别为工件夹紧装置4的水平运动和竖直运动提供动力。

该车灯激光焊接的柔性工装夹具结构较为简单，焊接时现将待焊接车灯放到车灯模具5上，随后传感器检测装置3检测到工位上有待焊接车灯之后才开始后续动作；若没有检测到待焊接车灯则不会有下述定位夹紧和焊接的动作；水平驱动气缸7推动工件夹紧装置4向前运动到焊接车灯模具5和待焊接车灯的正上方，随后竖直驱动气缸42推动压块44向下运动，使压块44上的压头准确压在待焊接车灯上配合车灯模具5限制车灯的六个自由度，实现待焊接车灯的定位与夹紧，最后便可以进行焊接加工。

如图1所示，本实施例的车灯激光焊接的柔性工装夹具有两个工位，当两个工位上的待焊接车灯定位夹紧之后，焊接机器人依次对两个工位上的待焊接车灯进行焊接加工，实现了一次装夹完成两个待焊接车灯的焊接加工，大大提高了焊接效率。

如图2所示，本实施例提供的工件夹紧装置4包括支撑板41,、一对竖直驱动气缸42、压块连接板43、压块44，支撑板41安装在一对直线导轨6上，可在水平驱动气缸7的推动下实现水平运动；

竖直驱动气缸安装在支撑板41上，可带动压块连接板43和压块44作竖直方向的运动，实现待焊接车灯的夹紧与放松，压块44安装在压块连接板43下方，压块44和压块连接板43中间都开有与待焊接车灯和所规划的焊接路径相对应的异型孔作为焊接作用窗口；压块44下底面有四个压头，当压块44向下压紧时，四个压头分别作用在待焊接车灯的四角，使待焊接车灯均匀受力，车灯灯壳与灯罩完全贴合，实现待焊接件的完全定位。

如图3、图4所示，分别为压块44和车灯模具5，压块44配合车灯模具5完成对待焊接车灯6个自由度的限制，实现车灯的夹紧与固定。

车灯模具5凹槽底面作为定位基准，与焊接件的起始基准重合，消除了由于基准不重合引起的误差，提高了焊接质量。

压块44上开有与待焊接车灯顶面形状和焊接路径相适应的异型孔，作为焊接作用窗口，该异型孔要留满足一下要求：

首先，应与车灯形状相适应，不能使压块与车灯产生干涉；

其次，不能遮挡待焊接区域，要为焊接路径留出足够的空间。

压块44下底面有四个压头，左右对称，压紧力均匀分布，使车灯的两个接触面完全贴合。不同的待焊接车灯对应不同的压块44和车灯模具5，当需要对不同的车灯进行焊接时，仅需更换压块44和车灯模具5即可，提高了整个车灯激光焊接工装夹具的柔性。

本发明实施例通过工装夹具安装在具有定位作用的底板上，避免了更换工装夹具时产生较大的偏移，减少后续焊接初始点校对时间；模具凹槽地面作为定位基准，与车灯的起始基准重合，消除了基准不重合引起的误差；进一步的，通过在开始装夹动作之前先通过传感器检测工位上是否有待焊接零部件以及待焊接零部件是否正确放置在模具中，防止焊接设备空载运行造成设备的损坏，也避免了待焊接件未正确放置就进行装夹动作造成了待焊接零部件或者夹具的损坏；进一步的，通过压块上的压头左右对称分布，向下压紧时均匀施加压力；直线导轨两端均设有限位挡块，保证了夹具的位置精度。进一步的，本发明公开的车灯激光焊接的柔性工装夹具设置有两个工位，一次动作完成两个待焊接件的定位与夹紧，相对于一个工位能明显提高焊接效率。

实施例三

本实施例提供一种车灯激光焊接方法，所述方法采用实施例一或实施例二中的车灯激光焊接的柔性工装夹具，所述方法包括：

检测工位上是否有待焊接车灯；

若检测到工位上有待焊接车灯，则执行利用水平驱动气缸和工件夹紧装置向前运动到车灯模具和待焊接车灯的正上方的动作；

若检测到工位上没有待焊接车灯，则不执行利用水平驱动气缸和工件夹紧装置向前运动到车灯模具和待焊接车灯的正上方的动作。

利用所述工装夹具的水平驱动气缸和工件夹紧装置向前运动到车灯模具和待焊接车灯的正上方；

竖直驱动气缸推动压块向下运动，使压块上的压头准确压在待焊接车灯上配合车灯模具限制车灯的自由度，实现待焊接车灯的定位与夹紧；

焊接初始点校对；

进行焊接。

具体的，参见图1、图2、图3和图4，焊接时现将待焊接车灯放到车灯模具5上，随后传感器检测装置3检测到工位上有待焊接车灯之后执行后续动作，若没有检测到待焊接车灯则不执行定位夹紧和焊接的动作；

水平驱动气缸7推动工件夹紧装置4向前运动到焊接车灯模具5和待焊接车灯的正上方，随后竖直驱动气缸42推动压块44向下运动，使压块44上的压头准确压在待焊接车灯上配合车灯模具5限制车灯的六个自由度，实现待焊接车灯的定位与夹紧，最后便可以进行焊接加工。

如图1所示，本实施例所采用的车灯激光焊接的柔性工装夹具有两个工位，当两个工位上的待焊接车灯定位夹紧之后，焊接机器人依次对两个工位上的待焊接车灯进行焊接加工，实现了一次装夹完成两个待焊接车灯的焊接加工，大大提高了焊接效率。

如图2所示，工件夹紧装置4包括支撑板41,、一对竖直驱动气缸42、压块连接板43、压块44，支撑板41安装在一对直线导轨6上，可在水平驱动气缸7的推动下实现水平运动，竖直驱动气缸安装在支撑板41上，可带动压块连接板43和压块44作竖直方向的运动，实现待焊接车灯的夹紧与放松，压块44安装在压块连接板43下方，压块44和压块连接板43中间都开有与待焊接车灯和所规划的焊接路径相对应的异型孔作为焊接作用窗口，压块44下底面有四个压头，当压块44向下压紧时，四个压头分别作用在待焊接车灯的四角，使待焊接车灯均匀受力，车灯灯壳与灯罩完全贴合，实现待焊接件的完全定位。

如图3、图4所示，分别为压块44和车灯模具5，压块44配合车灯模具5完成对待焊接车灯6个自由度的限制，实现车灯的夹紧与固定。车灯模具5凹槽底面作为定位基准，与焊接件的起始基准重合，消除了由于基准不重合引起的误差，对于提高焊接质量有极大的帮助。压块44上开有与待焊接车灯顶面形状和焊接路径相适应的异型孔，作为焊接作用窗口，该异型孔要留满足一下要求：

首先，应与车灯形状相适应，不能使压块与车灯产生干涉；

其次，不能遮挡待焊接区域，要为焊接路径留出足够的空间。

压块44下底面有四个压头，左右对称，压紧力均匀分布，使车灯的两个接触面完全贴合。不同的待焊接车灯对应不同的压块44和车灯模具5，当需要对不同的车灯进行焊接时，仅需更换压块44和车灯模具5即可，提高了整个车灯激光焊接工装夹具的柔性。

本发明实施例通过工装夹具安装在具有定位作用的底板上，避免了更换工装夹具时产生较大的偏移，减少后续焊接初始点校对时间；模具凹槽地面作为定位基准，与车灯的起始基准重合，消除了基准不重合引起的误差；进一步的，通过在开始装夹动作之前先通过传感器检测工位上是否有待焊接零部件以及待焊接零部件是否正确放置在模具中，防止焊接设备空载运行造成设备的损坏，也避免了待焊接件未正确放置就进行装夹动作造成了待焊接零部件或者夹具的损坏；进一步的，通过压块上的压头左右对称分布，向下压紧时均匀施加压力；直线导轨两端均设有限位挡块，保证了夹具的位置精度。进一步的，本发明实施例所采用的车灯激光焊接的柔性工装夹具设置有两个工位，一次动作完成两个待焊接件的定位与夹紧，相对于一个工位能明显提高焊接效率。

本发明实施例中的部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。

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 (7)

1.一种车灯激光焊接的柔性工装夹具，其特征在于，所述工装夹具包括：底板，直线导轨、水平驱动气缸和工件夹紧装置，所述直线导轨和水平驱动气缸安装在所述底板上，所述直线导轨之间设有支撑板，所述工件夹紧装置安装在所述支撑板上，用于对待焊接车灯进行定位与夹紧；

所述工装夹具还包括压块和压块连接板，所述工件夹紧装置，压块连接板与竖直驱动气缸直接相连；所述压块固定在压块连接板上，在竖直驱动气缸的带动下做上下运动，实现车灯的夹紧与放松，所述压块上设有与待焊接车灯的顶面形状相适应的异型孔，作为焊接作用窗口；

所述工装夹具还包括车灯模具，所述车灯模具固定在所述底板上，车灯模具顶部设有与待焊接车灯的底面形状相对应的凹槽，用于限制车灯的自由度；

所述压块底部有四个压头，左右对称使夹紧力均匀分布，利用竖直驱动气缸提供的动力，配合所述车灯模具实现车灯的完全定位；

不同的待焊接车灯对应不同的压块和车灯模具，当需要对不同的车灯进行焊接时，仅需更换压块和车灯模具即可。

2.根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述工装夹具还包括：传感器检测装置；所述传感器检测装置安装在所述底板上，用于检测工位上是否有待焊接车灯；

若检测到有待焊接车灯则执行车灯的定位与夹紧动作，若检测到没有待焊接车灯则不执行车灯的定位与夹紧动作。

3.根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述工装夹具包括两个工位；所述底板上针对每一个工位都设有一对直线导轨，并在一对直线导轨之间有一块支撑板；所述支撑板上设置有对应的工件夹紧装置。

4.根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述工装夹具还包括限位挡块；所述限位挡块安装在所述底板上，在所述每一条直线导轨的前后都设有一个限位挡块，用于实现工件夹紧装置对于待焊接车灯在水平方向的精确定位。

5.根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述支撑板为几字形结构，两端安装在所述直线导轨上，在水平驱动气缸的作用下带动所述工件夹紧装置实现水平移动。

6.一种车灯激光焊接方法，其特征在于，所述方法采用上述权利要求1～5任一所述的车灯激光焊接的柔性工装夹具，所述方法包括：

利用所述工装夹具的水平驱动气缸和工件夹紧装置向前运动到车灯模具和待焊接车灯的正上方；

竖直驱动气缸推动压块向下运动，使压块上的压头准确压在待焊接车灯上配合车灯模具限制车灯的自由度，实现待焊接车灯的定位与夹紧；

焊接初始点校对；

进行焊接。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用水平驱动气缸和工件夹紧装置向前运动到车灯模具和待焊接车灯的正上方之前还包括：

检测工位上是否有待焊接车灯；

若检测到工位上有待焊接车灯，则执行利用水平驱动气缸和工件夹紧装置向前运动到车灯模具和待焊接车灯的正上方的动作；

若检测到工位上没有待焊接车灯，则不执行利用水平驱动气缸和工件夹紧装置向前运动到车灯模具和待焊接车灯的正上方的动作。

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