一种钣金焊接工装及翻边类钣金件焊接方法

技术领域

本发明涉及钣金焊接工装领域，尤其涉及一种钣金焊接工装及翻边类钣金件焊接方法。

背景技术

在钣金加工过程中经常会需要将各类的钣金件进行焊接加工，常见的有水平和垂直对接焊接，焊接工装是一套焊接固定、压紧、定位的夹具主要用于焊接各种可焊接材料的焊接，大、中、小型材料的焊接，焊接工装一般是通过使用气缸等动力机构控制夹具夹紧固定钣金件，便于焊枪对钣金件进行焊接；钣金组件在焊接过程中主要采用焊接机器人进行焊接，特别是折弯后需要进行焊接的翻边类钣金件，其定位效果尤其重要。

现有技术中，为了提升焊接精度而采用的钣金焊接工装包括支撑架，支撑架上部设置有底座，底座四角均设置有装夹单元，装夹单元能够作用在待焊接钣金件的顶角附近，提升对折弯部的作用力度，有效防止焊缝附近的折弯部发生反弹，导致影响焊接精度。

采用以上技术方案虽然能够对待焊接钣金件进行有力地定位，但由于批量生产的钣金件存在尺寸波动范围，为了避免钣金装夹后存在翘曲，保证每个钣金件的焊接精度，以及避免出现工装动作夹持不到位造成工装与焊枪干涉的情况，常常需要调整每个装夹单元在底座上的位置，保证对每个待焊接钣金件均具有合适的作用力，避免作用力过大导致钣金变形，这种调整过程极大影响了待焊接钣金装夹效率，进而影响了生产效率。

发明内容

为了解决上述现有技术中的因批量生产的钣金件存在尺寸波动影响钣金焊接工装装夹效率的问题，本发明提供了一种钣金焊接工装及翻边类钣金件焊接方法，能够根据待焊接钣金件的尺寸进行自适应，保证对同批量中的每个待焊接钣金件合适的作用力，无需调整装夹单元位置，极大提升了装夹效率和装夹精度。

第一方面，本发明为解决上述技术问题提供了一种钣金焊接工装，包括底座，所述底座上设置有多个柔性装夹单元，所述柔性装夹单元包括第二底板，所述第二底板设置在所述底座上，所述第二底板上可转动地设置有下滚珠，所述第二底板上可拆卸地设置有压块，所述压块下表面可转动地设置有上滚珠，所述上滚珠和所述下滚珠之间可移动地设置有调整板，所述调整板上设置有第二定位组件。通过上滚珠和下滚珠的作用能够使调整板在压紧后还能被动运动实现微调，使得柔性装夹单元的定位位置根据待焊接钣金件尺寸的波动自动进行小幅调整，有效避免焊接工装将待焊接板件挤压变形，提升了定位精度，保证了焊接质量，保证对同批量中的每个待焊接钣金件合适的作用力，无需调整装夹单元位置，极大提升了装夹效率。

进一步的，所述压块对称设置有两个，所述压块的两端向外延伸至所述调整板外侧，两个所述压块的同侧延伸部上部设置有固定件，所述固定件呈“几”字型结构，所述固定件的两端与所述第二底板通过螺栓连接。通过“几”字型结构的固定件对压块实现固定，能够保证压板紧压在调整板上，避免调整板在待焊接钣金件对第二定位组件的反作用下移动，影响定位精度。

进一步的，所述第二底板上并排设置有多个下滚珠条板，所述下滚珠条板上可转动地设置有所述下滚珠，所述下滚珠均匀设置，所述压块下部设置有上滚珠条板，所述上滚珠条板上可转动地设置有所述上滚珠，所述上滚珠均匀设置。

进一步的，所述底座上还设置有定位装夹单元，所述定位装夹单元包括第一底板，所述第一底板通过支撑架连接有第一定位组件，所述第一底板和所述第二底板均可移动地设置在所述底座上。通过定位装夹单元能够准确固定待焊接钣金件在底座上的位置，有利于进行自动焊接。

进一步的，所述定位装夹单元设置有一个，所述柔性装夹单元设置有三个，所述第一底板和其中一个所述第二底板均设置在第一纵向正反丝模组上，另外两个所述第二底板均设置在第二纵向正反丝模组上，所述第一纵向正反丝模组设置在第一横向移动模组上，所述第一横向移动模组能够驱动所述第一纵向正反丝模组移动，所述第二纵向正反丝模组设置在第二横向移动模组上，所述第二横向移动模组能够驱动所述第二纵向正反丝模组移动。通过第一纵向正反丝模组、第二纵向正反丝模组、第一横向移动模组和第二横向移动模组的作用实现第一底板和第二底板的自动移动，提升装夹效率和精度。

进一步的，所述第一纵向正反丝模组延伸至所述第二横向移动模组上且能够在所述第二横向移动模组上移动，所述第二纵向正反丝模组延伸至所述第一横向移动模组上且能够在所述第一横向移动模组上移动。通过第一纵向正反丝模组和第二纵向正反丝模组延伸至相应的横向移动模组上能够增强对纵向正反丝模组的支撑。

进一步的，所述第一纵向正反丝模组、所述第二纵向正反丝模组、所述第一横向移动模组和所述第二横向移动模组均包括驱动电机，所述驱动电机采用伺服电机。通过伺服电机提升对第二底板和第一底板位置控制的精度。

进一步的，第一定位组件和所述第二定位组件结构相同，均包括内顶板和两个互相垂直的外压板，两个所述外压板用于与待焊接钣金件的相邻两个折弯部外表面抵压，所述外压板与待焊接钣金接触的表面上设置有第一辊柱，所述内顶板的两个装夹面用于与待焊接钣金件的相邻两个折弯部内表面抵压，所述装夹面上设置有第二辊柱。通过第一辊柱能够在外压板夹紧待焊接钣金的过程中减少摩擦力，避免卡顿，通过第二辊柱能够在内顶板夹紧待焊接钣金的过程中减少摩擦力，避免卡顿。

进一步的，所述内顶板的上表面可转动地设置有支撑滚珠。通过支撑滚珠能够减少待焊接钣金件内表面与内顶板之间的摩擦力，便于驱动调整板运动。

第二方面，本发明还提供了一种翻边类钣金件焊接方法，采用上述的钣金焊接工装，包括以下步骤：

S01：根据待焊接钣金的设计尺寸以及机械手焊接位置调整定位装夹单元和柔性装夹单元的位置；

S02：将待焊接钣金件扣放在钣金焊接工装上，使得待焊接钣金件的四个翻边分别位于相应的定位装夹单元和柔性装夹单元的外压板和内顶板之间，待焊接钣金件的内表面与内顶板贴合；

S03：控制定位装夹单元对相应的顶角进行定位；

S04：控制与定位装夹单元为对角位置的柔性装夹单元对相应的顶角进行定位，同时，相应的调整板在待焊接钣金件的作用下进行被动运动；

S05：同时控制另外两个柔性装夹单元对相应的顶角进行定位，同时，相应的调整板在待焊接钣金件的作用下进行被动运动；

S06：对待焊接钣金件的相邻翻边进行焊接；

S07：焊接完成后，控制定位装夹单元和多个柔性装夹单元的内顶板和外压板移动复位。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种钣金焊接工装及翻边类钣金件焊接方法，通过上滚珠和下滚珠的作用能够使调整板在压紧后还能被动运动实现微调，使得柔性装夹单元的定位位置根据待焊接钣金件尺寸的波动自动进行小幅调整，有效避免焊接工装将待焊接板件挤压变形，提升了本工装的装夹定位精度，保证了焊接精度；通过“几”字型结构的固定件对压块实现固定，能够保证压板紧压在调整板上，避免调整板在待焊接钣金件对第二定位组件的反作用下移动，影响定位精度；通过定位装夹单元能够准确固定待焊接钣金件在底座上的位置，有利于进行自动焊接；通过第一纵向正反丝模组、第二纵向正反丝模组、第一横向移动模组和第二横向移动模组的作用实现第一底板和第二底板的自动移动，提升装夹效率和精度；通过第一纵向正反丝模组和第二纵向正反丝模组延伸至相应的横向移动模组上能够增强对纵向正反丝模组的支撑；通过伺服电机提升对第二底板和第一底板位置控制的精度，通过第一辊柱和第二辊柱能够减少夹紧待焊接钣金的过程中摩擦力，避免移动产生卡顿；通过支撑滚珠能够减少待焊接钣金件内表面与内顶板之间的摩擦力，便于驱动调整板运动；通过使用本钣金焊接工装保证了翻边类钣金的相邻翻边处的位置精度，省去了人工点焊保证相邻翻边位置精度的焊接步骤，提升焊接质量的同时极大提升焊接效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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为本发明具体实施方式一去掉底座后的结构示意图一。

图2为本发明具体实施方式一去掉底座后的结构示意图二。

图3为本发明具体实施方式一中的柔性装夹单元的结构示意图。

图4为本发明具体实施方式一中调整板、压块与第二底板的装配结构示意图。

图中，1、第二底板；2、固定件；3、压块；4、调整板；5、第二定位组件；501、第一辊柱；502、第二辊柱；7、下滚珠；8、上滚珠；10、定位装夹单元；11、柔性装夹单元；12、第一横向移动模组；13、第二横向移动模组；14、第二纵向正反丝模组；15、第一纵向正反丝模组；16、第一底板。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

发明人发现，在对翻边类钣金采用四角分别进行顶压进行装夹定位的工装时，由于不同批次的钣金件精度级别不同以及同批次生产的钣金件存在尺寸波动，而每个顶角处的装夹单元位置在调整后不可移动，这就导致不同大小的钣金件在装夹后存在翘曲，影响焊接外观质量，为了解决以上技术问题，在一个具体实施方式中，采用了浮动支撑的技术构思，能够使装夹单元在钣金件的作用下被动运动，以适应不同钣金件的尺寸波动，避免翘曲的情况。

实施例一

如图1至图4所示，本具体实施方式提供了一种钣金焊接工装，包括底座、柔性装夹单元11和定位装夹单元10；底座上设置有多个柔性装夹单元11，柔性装夹单元11包括第二底板1，第二底板1设置在底座上，第二底板1上可转动地设置有下滚珠7，第二底板1上可拆卸地设置有压块3，压块3下表面可转动地设置有上滚珠8，在本具体实施方式中，第二底板1上并排设置有多个下滚珠条板，下滚珠条板上可转动地设置有下滚珠7，下滚珠7均匀设置，压块3下部设置有上滚珠条板，上滚珠条板上可转动地设置有上滚珠8，上滚珠8均匀设置，上滚珠8和下滚珠7之间可移动地设置有调整板4，调整板4上通过支撑架设置有第二定位组件5，定位装夹单元10包括第一底板16，第一底板16通过支撑架连接有第一定位组件；在本具体实施方式中，待焊接钣金件为矩形结构，定位装夹单元10设置有一个，柔性装夹单元11设置有三个，第一底板16和第二底板1均可移动地设置在底座上；通过上滚珠8和下滚珠7的作用能够使调整板4在压紧后还能被动运动实现微调，使得柔性装夹单元11的定位位置根据待焊接钣金件尺寸的波动进行小幅调整，有效避免焊接工装将待焊接板件挤压变形，提升了本工装的装夹定位精度，保证了焊接精度，保证对同批量中的每个待焊接钣金件合适的作用力，无需调整装夹单元位置，极大提升了装夹效率。

如图3和图4所示，为了能够保证调整板4在外力作用下能够移动，还能避免受待焊接钣金件的反作用力而移动，压块3对称设置有两个，压块3为条状结构，压块3的两端均向外延伸至调整板4外侧，两个压块3的同侧延伸部上部设置有固定件2，固定件2呈“几”字型结构，固定件2的两端与第二底板1通过螺栓连接，通过螺栓的拉紧作用，能够将固定件2紧压在压块3上，压块3能够压在调整板4上。

如图1和图2所示，由于不同批次的钣金的尺寸大不相同，需要调整本装置的装夹尺寸，为了提升定位装夹单元10和柔性装夹单元11位置调整效率，第一底板16和其中一个第二底板1均设置在第一纵向正反丝模组15上，第一纵向正反丝模组15能够带动定位装夹单元10和一个柔性装夹单元11进行移动，另外两个第二底板1均设置在第二纵向正反丝模组14上，第二纵向正反丝模组14能够带动另外两个柔性装夹单元11进行移动，在第一纵向正反丝模组15和第二纵向正反丝模组14的作用下，增大了本工装的纵向尺寸，第一纵向正反丝模组15设置在第一横向移动模组12上，第一横向移动模组12能够驱动第一纵向正反丝模组15移动，第二纵向正反丝模组14设置在第二横向移动模组13上，第二横向移动模组13能够驱动第二纵向正反丝模组14移动，第一横向移动模组12和第二横向移动模组13能够增大本工装的横向尺寸，第一纵向正反丝模组15、第二纵向正反丝模组14、第一横向移动模组12和第二横向移动模组13均包括驱动电机，驱动电机采用伺服电机；通过第一纵向正反丝模组15、第二纵向正反丝模组14、第一横向移动模组12和第二横向移动模组13的作用实现第一底板16和第二底板1的自动移动，提升装夹效率和精度；在本具体实施方式中，第一横向移动模组12和第二横向移动模组13设置在底座上，第一、二横向移动模组还包括直线导轨，正反丝模组具有两种相反的移动方向，正反丝模组和直线导轨均为市场中能够采购到的现有产品，其具体结构不再赘述。

如图1和图2所示，为了增强对第一纵向正反丝模组15和第二纵向正反丝模组14的支撑，第一纵向正反丝模组15延伸至第二横向移动模组13上且能够在第二横向移动模组13上移动，第二纵向正反丝模组14延伸至第一横向移动模组12上且能够在第一横向移动模组12上移动，在本具体实施方式中，第一横向移动模组12和第二横向移动模组13的外壳上均多设置一组滑轨，能够支撑相应的纵向正反模组移动。

如图1至图3所示，第一定位组件和第二定位组件5结构相同，均包括两个互相垂直的外压板，两个外压板用于与待焊接钣金件的相邻两个折弯部外表面抵压，外压板与待焊接钣金接触的表面上设置有第一辊柱501，第一定位组件和第二定位组件5还均包括内顶板，内顶板的两个装夹面用于与待焊接钣金件的相邻两个折弯部内表面抵压，装夹面上设置有第二辊柱502，第一辊柱501和第二辊柱502的轴线与待焊接钣金件上表面垂直；通过第一辊柱501和第二辊柱502能够减少夹紧待焊接钣金件的过程中摩擦力，避免移动产生卡顿；第一定位组件和第二定位组件5的其他结构与专利申请公开号CN116618912A一种钣金焊接工装、钣金焊接系统及钣金焊接方法中的装夹单元结构相同，在本具体实施方式中不再赘述。

在本具体实施方式中，为了进一步降低摩擦力，多个内顶板均上表面可转动地设置有支撑滚珠。

实施例二

在现有技术中，当对矩形状的翻边类钣金件的相邻翻边进行焊接时，由于某些用途的翻边类钣金件制造精度等级较低，外尺寸存、对角线长度均存在较大偏差，钣金外边不平行，需要先进行人工组缝并点焊，实现两个相邻翻边预定位以保证焊接精度，然后再进行焊接，采用以上技术方案虽然能够保证产品的焊接质量，但导致焊接步骤冗杂，影响焊接效率。

本具体实施方式提供了一种翻边类钣金件焊接方法，使用具体实施方式一中的钣金焊接工装，包括以下步骤：

S01：根据待焊接钣金的设计尺寸以及机械手焊接位置调整定位装夹单元10和柔性装夹单元11在底座上的位置；

S02：将待焊接钣金件扣放在钣金焊接工装上，使得待焊接钣金件的四个翻边分别位于相应的定位装夹单元10和柔性装夹单元11的外压板和内顶板之间，待焊接钣金件的内表面与内顶板贴合；

S03：控制定位装夹单元10的内顶板和两个外压板移动，对相应的顶角进行外压和内顶定位；

S04：控制与定位装夹单元10为对角位置的柔性装夹单元11的内顶板和两个外压板移动，对相应的顶角进行外压和内顶定位，同时，相应的调整板4在待焊接钣金件的作用下进行被动运动；

S05：同时控制另外两个柔性装夹单元11的内顶板和两个外压板移动，对相应的顶角进行外压和内顶定位，同时，相应的调整板4在待焊接钣金件的作用下进行被动运动；

S06：对待焊接钣金件的相邻翻边进行焊接；

S07：焊接完成后，同时控制定位装夹单元10和多个柔性装夹单元11的内顶板和两个外压板移动复位，便于取件和放件。

在S03、S04和S05中，定位装夹单元10和柔性装夹单元11在夹持时，首先是内顶板移动，对顶角进行支撑，然后两个外压板依次动作，实现对顶角的定位夹持；这样能够对顶角处进行较好的支撑，防止外压板将翻边处过分施压导致变形。

在S03、S04和S05中，调整板4的运动情况为直线移动或者旋转。

在本具体实施方式中，通过定位装夹单元10进行待焊接钣金件位置的确定，然后控制对角位置的柔性装夹单元11进行装夹，由于待焊接钣金件为矩形，其对角线的尺寸会产生变形，先控制对角线位置的柔性装夹单元11进行定位，能够直接根据钣金件对角线方向的尺寸波动进行自适应，减少其他两个柔性装夹单元11的自调整幅度，在整个装夹过程中，对待焊接钣金件的作用力较小，避免待焊接钣金件尤其是薄板类钣金件变形。

通过采用本焊接方法，一方面，不会导致待焊接钣金件因尺寸波动在装夹时产生翘曲变形影响焊接精度和外观；另一方面，不需要人工组缝和点焊，省去相应的步骤，焊接效率高。

从以上具体实施方式中可以看出本发明具有以下有益效果：

1、通过上滚珠8和下滚珠7的作用能够使调整板4在压紧后还能被动运动实现微调，使得柔性装夹单元11的定位位置根据待焊接钣金件尺寸的波动进行小幅调整，有效避免焊接工装将待焊接板件挤压变形，提升了本工装的装夹定位精度，保证了焊接精度；

2、通过“几”字型结构的固定件2对压块3实现固定，能够保证压板紧压在调整板4上，避免调整板4在待焊接钣金件对第二定位组件的反作用下移动，影响定位精度；

3、通过定位装夹单元10能够准确固定待焊接钣金件在底座上的位置，有利于进行自动焊接；

4、通过第一纵向正反丝模组15、第二纵向正反丝模组14、第一横向移动模组12和第二横向移动模组13的作用实现第一底板16和第二底板1的自动移动，提升装夹效率和精度；

5、通过第一纵向正反丝模组15和第二纵向正反丝模组14延伸至相应的横向移动模组上能够增强对纵向正反丝模组的支撑；

6、通过伺服电机提升对第二底板1和第一底板16位置控制的精度；

7、通过第一辊柱501和第二辊柱502能够减少夹紧待焊接钣金的过程中摩擦力，避免移动产生卡顿。

8、通过支撑滚珠能够减少待焊接钣金件内表面与内顶板之间的摩擦力，便于驱动调整板运动；

9、通过使用本钣金焊接工装，首先保证了翻边类钣金的相邻翻边处的位置精度，其次省去了人工点焊保证相邻翻边位置精度的焊接步骤，提升焊接质量的同时极大提升焊接效率。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。