一种尾门嵌件焊接治具及焊接系统

技术领域

本发明涉及汽车零部件焊接技术领域，特别涉及一种尾门嵌件焊接治具，还涉及一种尾门嵌件焊接系统。

背景技术

随着现代汽车工业的发展，行业整体向轻量化转变，汽车上的很多传统零部件随之改变结构和工艺。汽车尾门轻量化的的主流方向就是塑料尾门，将传统钢材钣金件冲压点焊成型的尾门，变成金属嵌件注塑一体成型。尾门主体材料变为工程塑料，塑料尾门内安装铰链和门锁的结构需加强，所以在内部嵌入金属钣金件进行加强。

由于尾门嵌件随着尾门造型曲面变化较多，尺寸大，因此单一钣金难以实现造型，那么，必须将嵌件分解为若干分嵌件，再焊接为整体。尾门嵌件的尺寸、形状要求高，所以焊接选取电阻点焊方式，电阻点焊变形小，效率高，但是，由于嵌件焊点分布分散，焊接方向随嵌件曲面多变，不适用一般点焊专机，需要采用工业机器人柔性点焊系统。同时，尾门金属嵌件多为深U截面，虽然可以采用X型焊枪可以完成，但在同一工序内其他部位的焊点必须使用C型点焊枪焊接。而深U截面处的焊点焊接时，C型焊枪会与嵌件本身干涉。即使在同一个系统内使用X型焊枪和C型焊枪切换，成本会上升，效率会下降。目前，尚未有合适的结构来实现一个机器人点焊系统内完成金属嵌件内所有焊点的焊接。

另外，由于一体注塑成型对金属嵌件的尺寸及面轮廓要求很高，要求焊接工序的对金属嵌件变形影响最小，所以尾门嵌件的定位结构与常规点焊治具相比辅助定位点有所减少。但是，定位过多，影响产品外形精度。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明实施例提供一种尾门嵌件焊接治具，能对分嵌件进行精准定位，能够使C型焊枪一次焊接完成尾门嵌件的焊接。

本发明实施例还提供一种尾门嵌件焊接系统。

根据本发明第一方面的实施例，提供一种尾门嵌件焊接治具，包括底板；至少一个伸缩销定位机构，所述伸缩销定位机构设置在所述底板上，用于定位各分嵌件的叠合部分，所述伸缩销定位机构包括伸缩销以及驱动所述伸缩销升降的顶升驱动气缸，所述伸缩销包括对下方分嵌件进行定位的大径销部和对上方分嵌件进行定位的小径销部，所述大径销部和所述小径销部由根部向端部方向分段阶梯设置，所述大径销部和所述小径销部分别通过插入各分嵌件的定位孔进行定位；多个夹紧定位机构，所述夹紧定位机构设置在所述底板上，用于对各分嵌件进行定位及夹紧；以及嵌件傀儡焊机构，所述嵌件傀儡焊机构设置在所述底板上，所述嵌件傀儡焊机构包括若干个嵌件傀儡焊夹紧部件，所述嵌件傀儡焊夹紧部件包括上交叉臂、下交叉臂、第一驱动气缸、上电极、下电极以及支架组件，所述支架组件设置在所述底板上，所述上交叉臂的中部和所述下交叉臂的中部通过转轴铰接，所述转轴安装在所述支架组件上，所述第一驱动气缸的缸座连接在所述下交叉臂的后端，所述第一驱动气缸的活塞杆连接在所述上交叉臂的后端，以通过所述第一驱动气缸驱动所述上交叉臂和所述下交叉臂进行张合，所述上电极通过上导电座连接到所述上交叉臂的前端，所述下电极通过下导电座连接到所述下交叉臂的前端，所述上导电座和所述上交叉臂之间以及所述下导电座和所述下交叉臂之间均设置有绝缘垫片。

尾门嵌件焊接治具，至少包括以下有益效果：通过设计伸缩销定位机构，大径销部和小径销部分别通过插入各分嵌件的定位孔进行定位，能够对分嵌件进行精准定位，在减少定位机构的情况下，同样能达到定位夹紧的精度要求。设计了嵌件傀儡焊机构，通过将设置上交叉臂和下交叉臂，电流引出的上电极和下电极分别安装在上交叉臂和下交叉臂上，上下交叉臂为钢制，承受焊枪打点压紧力，上下交叉臂的初步压紧依靠后端的第一驱动气缸推出，通过第一驱动气缸可以实现对嵌件的深U造型部分进行夹紧。应用时，嵌件傀儡焊夹紧部件中的第一驱动气缸推出，使实际焊接的上下电极夹紧嵌件焊点位置，之后机器人抓取焊枪，运动到焊枪的焊枪下电极接触下导电座，之后焊枪的焊枪上电极下压，压紧接触上导电座，之后焊枪通电焊接，超大电流通过上下导电座传导到上下电极，贯穿实际打点的上电极、尾门嵌件、实际打点的下电极，使被压紧的尾门嵌件焊点处产生热量实现电阻点焊，同时焊枪的电极同时压合在上下导电座的位置，在转轴下方，与第一驱动气缸对上下交叉臂作用力的方向一致，并加强实际焊点处上下电极的压紧效果。

根据本发明第一方面的实施例，所述伸缩销通过连接架与所述顶升驱动气缸的活塞杆连接，所述顶升驱动气缸通过将所述伸缩销顶出，以将所述大径销部插入到下方分嵌件的定位孔，所述顶升驱动气缸通过将所述伸缩销下降，以将所述小径销部插入到上方分嵌件的定位孔。

根据本发明第一方面的实施例，所述夹紧定位机构包括用于对分嵌件进行定位的若干个定位块以及将嵌件进行压紧固定的压紧臂组件。

根据本发明第一方面的实施例，各所述夹紧定位机构分别设置有分步装件按钮，以实现各所述压紧臂组件分别控制。

根据本发明第一方面的实施例，所述嵌件傀儡焊机构还包括上下移动机构和滑移机构，所述傀儡焊夹紧机构安装在所述上下移动机构上，以实现所述傀儡焊夹紧机构上下移动，所述上下移动机构安装在所述滑移机构上，以实现所述上下移动机构左右移动。

根据本发明第一方面的实施例，所述上交叉臂和所述下交叉臂分别位于所述转轴的两侧，以使所述第一驱动气缸的活塞杆伸出时，所述上交叉臂的前端和所述下交叉臂的前端相向而动，从而对嵌件进行夹紧。

根据本发明第一方面的实施例，所述转轴位于所述上交叉臂和所述下交叉臂的中后部，以使后端的所述第一驱动气缸以较小的压力实现在前端的所述上电极和所述下电极之间的较大压紧力。

根据本发明第一方面的实施例，所述嵌件傀儡焊夹紧部件还包括吹气组件，所述吹气组件包括可外接供气设备的两个吹气冷却铜管，两个所述吹气冷却铜管分别对准所述上电极和所述下电极，以进行冷却。

根据本发明第一方面的实施例，所述支架组件包括安装架以及与所述安装架连接的连接板，所述连接板与所述安装架铰接，所述连接板开设有弧形孔，所述连接板在该弧形孔位置通过紧固件与所述安装架固定。

根据本发明第二方面的实施例，提供一种尾门嵌件焊接系统，包括设置有多个工位的转台，每个所述工位设置根据本发明第一方面实施例所述的尾门嵌件焊接治具；以及点焊机器人，用于对所述转台上的尾门嵌件焊接治具的嵌件进行焊接。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1是嵌件的透视图；

图2是现有技术中焊枪与嵌件干涉的结构示意图；

图3是本发明实施例中尾门嵌件焊接系统的俯视图，其中，工位上未出示尾门嵌件焊接治具；

图4是本发明实施例中尾门嵌件焊接治具的俯视图；

图5是本发明实施例中伸缩销定位机构对嵌件进行定位的透视图；

图6是图5中A圈的局部放大图；

图7是本发明实施例中伸缩销定位机构的大径销部对第二分嵌件进行定位的正视图；

图8是本发明实施例中伸缩销定位机构的大径销部对第二分嵌件进行定位的俯视图；

图9是本发明实施例中伸缩销定位机构的小径销部对第以分嵌件进行定位的正视图；

图10是本发明实施例中嵌件傀儡焊机构的透视图；

图11是本发明实施例中滑移机构的透视图；

图12是本发明实施例中上下移动机构的透视图；

图13是本发明实施例中多个嵌件傀儡焊夹紧部件安装的透视图；

图14是本发明实施例中嵌件傀儡焊夹紧部件的透视图；

图15是本发明实施例中本发明实施例的正视图；

图16是本发明实施例中嵌件傀儡焊机构的焊接示意图；

图17是本发明实施例中嵌件傀儡焊机构焊接完成后的结构示意图；

图18是本发明实施例中嵌件傀儡焊夹紧部件焊接完成后的结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面参照图1，出示了嵌件300，其中，嵌件300包括多个分嵌件，具体是依次焊接固定的第一分嵌件310、第二分嵌件320以及第三分嵌件330，如图2，焊枪210的焊枪上电极211和焊枪下电极212会与嵌件300的深U型造型部分干涉，无法完成焊接。其中，焊枪210为C型焊枪。

参照图3，出示了一种尾门嵌件焊接系统，包括点焊机器人200以及设置有多个工位720的转台710，每个工位720设置尾门嵌件焊接治具，点焊机器人是用于对转台710上的尾门嵌件焊接治具的嵌件300进行焊接。

下面参照图1至图18，描述了一种尾门嵌件焊接治具。

如图4所示，尾门嵌件焊接治具包括底板511、嵌件傀儡焊机构100、伸缩销定位机构400以及夹紧定位机构600。其中，底板511设置有多个底板定位孔512，在将底板511安装在工位720时，可通过底板定位孔512进行定位。

夹紧定位机构600设置多个，夹紧定位机构600设置在底板511上，用于对分嵌件进行定位及夹紧。具体的，夹紧定位机构600包括用于对分嵌件进行定位的若干个定位块610以及将分嵌件进行压紧固定的压紧臂组件620，压紧臂组件620采用目前常规压紧臂组件，为现有技术，此不再赘述，例如通过气动件驱动压紧臂转动实现打开和压紧动作。另外，各夹紧定位机构600分别设置有分步装件按钮630，以实现各压紧臂组件620分别控制，分步装件按钮630的控制也是常规技术，此不作赘述。

伸缩销定位机构400设置至少一个，伸缩销定位机构400设置在底板511上，用于定位各分嵌件的叠合部分。本实施例中，参照图5至图9，以第一分嵌件310和第二分嵌件320叠合焊接为例，来说明伸缩销定位机构400的工作原理。

具体的，伸缩销定位机构400包括伸缩销420以及驱动伸缩销420升降的顶升驱动气缸410，伸缩销420包括对下方分嵌件进行定位的大径销部4112和对上方分嵌件进行定位的小径销部4111，大径销部4112和小径销部4111由根部向端部方向分段阶梯设置，大径销部4112和小径销部4111分别通过插入各分嵌件的定位孔进行定位。进一步的，伸缩销420通过连接架431与顶升驱动气缸410的活塞杆连接，顶升驱动气缸410通过将伸缩销420顶出，以将大径销部4112插入到下方分嵌件的定位孔，顶升驱动气缸410通过将伸缩销420下降，以将小径销部4111插入到上方分嵌件的定位孔。

对于尾门嵌件焊接来讲，与常规钣金件定位不同，在分嵌件重叠的地方，伸缩销定位机构必须单独定位各分嵌件，使分嵌件的定位孔对各分嵌件互相之间无影响。避免因同心孔的定位销伸入定位后，引起分嵌件面的贴合。尾门嵌件注塑对嵌件总成的面要求最高。

本实施例中，参照图4至图9，伸缩销420分段定位的作业说明具体是，初始时，如图7，伸缩销420的顶升驱动气缸410伸出，结合图8，第二分嵌件320的一端通过定位块610进行精准定位，定位块610为V型限位块，第二分嵌件320中部还采用托压定位，常规定位本领域技术人员可根据实际情况进行调整。伸缩销420下端的大径销部4112插入到第二分嵌件320的定位孔进行定位，第二分嵌件320此伸缩销420定位外，另一端使用定位块610的型面从两边卡住，保证完全定位。之后人工按尾门嵌件焊接治具上的分步装件按钮630，第二分嵌件320被对应的压紧臂组件620压紧固定。如图9，伸缩销420的顶升驱动气缸410缩回，此时伸缩销420的大径销部4112脱离第二分嵌件320，第二分嵌件320已被压紧固定，伸缩销420上端的小径销部4111到达定位位置。工人再放入第一分嵌件310，此时小径销部4111只定位第一分嵌件310，与第二分嵌件320无影响。之后再按分步装件按钮630，整个治具完全夹紧第一分嵌件310和第二分嵌件320。其中，连接架431设置有到位限位块432，用于顶升驱动气缸410顶升的驱动行程。另外，第二分嵌件320与第三分嵌件320的定位也与第一分嵌件310的定位原理相同。

嵌件傀儡焊机构100设置在底板511上，嵌件傀儡焊机构100包括若干个嵌件傀儡焊夹紧部件130。如图14和图15所示，嵌件傀儡焊夹紧部件130包括上交叉臂1321、下交叉臂1322、第一驱动气缸1323、上电极1331、下电极1333以及支架组件。

其中，上交叉臂1321和下交叉臂1322，上交叉臂1321的中部和下交叉臂1322的中部通过转轴1324铰接，转轴1324安装在支架组件上。第一驱动气缸1323的缸座连接在下交叉臂1322的后端，第一驱动气缸1323的活塞杆连接在上交叉臂1321的后端，以通过第一驱动气缸1323驱动上交叉臂1321和下交叉臂1322进行张合。其中，上交叉臂1321和下交叉臂1322分别位于转轴1324的两侧，以使第一驱动气缸1323的活塞杆伸出时，上交叉臂1321的前端和下交叉臂1322的前端相向而动，从而对嵌件进行夹紧。具体的，转轴1324位于上交叉臂1321和下交叉臂1322的中后部，以使后端的第一驱动气缸1323以较小的压力实现在前端的上电极1331和下电极1333之间的较大压紧力。

上电极1331和下电极1333，上电极1331通过上导电座1332连接到上交叉臂1321的前端，下电极1333通过下导电座1334连接到下交叉臂1322的前端。

参照图10至图13，嵌件傀儡焊机构100还包括滑移机构110和上下移动机构120。傀儡焊夹紧机构安装在上下移动机构120上，以实现傀儡焊夹紧机构上下移动；上下移动机构120安装在滑移机构110上，以实现上下移动机构120左右移动。其中，傀儡焊夹紧机构130设置至少一个，本实施例中，如图13所示，共设置了三个傀儡焊夹紧机构130。

具体而言，如图11所示，滑移机构110包括底架111、左右滑板113以及第三驱动气缸114，上下滑移机构110安装在左右滑板113上，底架111设置有第二滑轨112，左右滑板113设置有与第二滑轨112匹配的第二滑块，第三驱动气缸114的活塞杆通过第二浮动接头115连接左右滑板113，以驱动左右滑板113沿底架111滑移。左右滑板113安装有第二随动限位块119，底架111安装有与第二随动限位块119对应的第二固定限位块118，左右滑板113安装的第二随动限位块119，到位后与底架111的固定限位块118相贴合，精确到位。左右滑板113安装有缓冲块117，底架111设置有朝向缓冲块117的缓冲器116，缓冲器116顶住缓冲块117，可以用于减小机构运动冲击。

具体而言，如图12所示，上下移动机构120包括安装座121、上下滑板123以及第二驱动气缸124，嵌件傀儡焊夹紧部件130安装在上下滑板123上，安装座121设置有第一滑轨122，上下滑板123设置有与第一滑轨122匹配的第一滑块，第二驱动气缸124的活塞杆通过第一浮动接头125连接上下滑板123，以驱动上下滑板123沿安装座121滑移。上下滑板123安装有第一随动限位块127，安装座121安装有与第一随动限位块127对应的第一固定限位块126。上下移动机构120的运动原理与滑移机构类似，不过由于上下行程较短，只有限位块精确定位，无缓冲器。

各分嵌件进行定位夹紧后，之后点焊机器人200进行焊接。点焊机器人200抓取焊枪210将其它普通焊点焊接完成后，三个分嵌件固连为一体。此时，由于本实施例中，第二分嵌件的压紧臂组件620与嵌件傀儡焊夹紧部件110干涉，压紧臂组件620的压臂打开让出空间，嵌件傀儡焊夹紧机130通过设置滑移机构120进行推进推出，与干涉的压紧臂组件620交错作业，上下移动机构120可以用于避开尾门嵌件300的深U型造型部分。在压紧臂组件620的压臂打开让出空间后，滑台机构滑移机构120推入下降，将嵌件傀儡焊夹紧部件110到达焊接位置。之后点焊机器人200继续抓取焊枪210将深U型造型部分的几个焊点在嵌件傀儡焊机构100焊接完成。作业完毕后整个治具打开，工人取件。

在本实施例中，嵌件300的深U型造型部分有3个焊点需要使用嵌件傀儡焊夹紧机130焊接，所以设置有三个，每个结构一样，原理相同，并通过安装板固定在上下移动机构120。

结合图16和图17，应用时，嵌件傀儡焊夹紧部件130中的第一驱动气缸1323推出，使实际焊接的上电极1331和下电极1333夹紧嵌件300的焊点位置，之后机器人抓取焊枪210，焊枪210为C型焊枪，运动到焊枪210的焊枪下电极212接触下导电座1334，之后焊枪210的焊枪上电极211下压，压紧接触上导电座1332，之后焊枪210通电焊接，超大电流通过上下导电座传导到上下电极，贯穿实际打点的上电极、尾门嵌件、实际打点的下电极，使被压紧的尾门嵌件焊点处产生热量实现电阻点焊，同时焊枪的电极同时压合在上下导电座的位置，在转轴下方，与第一驱动气缸对上下交叉臂作用力的方向一致，并加强实际焊点处上下电极的压紧效果。

本发明通过设置上交叉臂和下交叉臂，电流引出的上电极和下电极分别安装在上交叉臂和下交叉臂上，上下交叉臂为钢制，承受焊枪打点压紧力，上下交叉臂的初步压紧依靠后端的第一驱动气缸推出，通过第一驱动气缸可以实现对嵌件的深U造型部分进行夹紧，从而实现对嵌件的深U造型部分进行傀儡焊。上导电座1332和上交叉臂1321之间以及下导电座1334和下交叉臂1322之间均设置有绝缘垫片135，保证焊接电流不分流弱化。支架组件还设置有第一限位螺钉1341和第二限位螺钉1342，分别对上交叉臂1321和下交叉臂1322进行限位，可以调节上下交叉臂的打开和压紧位置。

另外，本实施例中，可以对嵌件傀儡焊夹紧机130的上下交叉臂位置进行调整，具体是，支架组件包括安装架1311以及与安装架1311连接的连接板1312，连接板1312与安装架1311铰接，连接板1312开设有弧形孔1313，连接板1312在该弧形孔1313位置通过紧固件与安装架1311固定，通过弧形孔1313的设置，可以对嵌件傀儡焊夹紧机130的上下交叉臂位置进行调整，能对嵌件的精准夹紧。

嵌件傀儡焊夹紧部件130还包括吹气组件，位于引出电极旁边，吹气组件包括可外接供气设备的两个吹气冷却铜管136，两个吹气冷却铜管136分别对准上电极1331和下电极1333，以进行冷却。

参照图18，傀儡焊焊接完成后，嵌件傀儡焊夹紧部件130退出，机器人抓取焊枪210移开后，上下交叉臂即上交叉臂1321和下交叉臂1322，上下交叉臂的第一驱动气缸1323缩回，上下交叉臂张开，上下电极即上电极1331和下电极1333，上下电极松开尾门的嵌件300。之后上下移动机构120的第二驱动气缸124顶起，将整个嵌件傀儡焊夹紧部件130顶出嵌件300的深U造型部分；最后滑移机构110的第三驱动气缸114将整组机构推出，使尾门嵌件成品可以取件。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。