CN219945003U - 一种柔性变位夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种柔性变位夹具，其中夹具包括：底部支架，安装在工作台面上；滑动平台，设置有相邻的两组，两组滑动平台中的一组或两组通过其下方的轨道组件安装在底部支架上并沿着轨道组件滑动，两组滑动平台在相对滑动时互不干扰以实现两组滑动平台的变位；台面，设置有两组，分别安装于两个滑动平台上；夹持单元采用电磁铁或真空吸盘，夹持单元设置有两组且分别通过支座安装于两个台面上，夹持单元顶面的中线处设置有加工缝。该夹具解决了现有拼焊用夹具的成本高生产周期长的缺陷，其能够适用于整个拼焊环节中的各个焊接工序中，大幅降低夹具的成本并提高生产效率。

Description

一种柔性变位夹具

技术领域

本实用新型提供了一种用于切割、拼焊加工中的柔性变位夹具，属于激光加工技术领域。

背景技术

激光拼焊是采用激光能源，将若干不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材、不锈钢材、铝合金材等进行自动拼合和焊接而形成一块整体板材、型材、夹芯板等，以满足零部件对材料性能的不同要求，用最轻的重量、最优结构和最佳性能实现装备轻量化。目前，激光拼焊板主要应用于汽车制造业的车身，并正在由向传统的2件、3件拼焊，向各种多件拼焊井型件、环形件等多件集成拼焊的集成零部件制造方向发展如门环(俗称汽车门框或侧围)的产品形式多样，从2块钢板拼焊组成到6块以上钢板切割后拼焊组成各不相同，每一块原料外形也不尽一样。现有的门环拼焊方法是每一类门环开发一套定位工装夹具，成本高，制造生产周期长，尤其在试验阶段，一套门环产品可能仅生产少量件数如几十件或几百件等，但仍需要专门针对该套门环开发一套定位工装夹具，而一旦最终决定不批量生产该批次门环，则套门环对应的工装夹具报废，大大提高了开发和试验成本，无法适应工业4.0所需要的大批量柔性化定制生产需求。

同时，由于现有的门环拼焊工艺中，都是采用整体装夹后，按次序一条一条焊缝在一次循环(单头/多头)内焊接完成；但是每条焊缝焊接后的焊接应力会导致尺寸偏差(或焊缝的不均匀性累计)，因多条焊缝按次序累计，会导致尚未焊接的拼缝出现不一致，累计后果是焊缝失效(焊不好焊缝缺陷)或累积公差偏大导致尺寸失效或工件变形，严重影响产品的质量及后续生产效率。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供了一种柔性变位夹具，该夹具解决了现有拼焊用夹具的成本高生产周期长的缺陷，同时弥补了定制切割夹具的不足，其能够适用于整个拼焊环节中的各个焊接工序中，大幅降低夹具的成本并提高生产效率和产品合格率。

实现本实用新型上述目的所采用的技术方案是：

一种柔性变位夹具，至少包括夹持单元，所述柔性变位夹具包括：

底部支架，安装在工作台面上；

滑动平台，设置有相邻的两组，两组滑动平台中的一组或两组通过其下方的轨道组件安装在底部支架上并沿着轨道组件滑动，两组滑动平台在相对滑动时互不干扰以实现两组滑动平台的变位；

台面，设置有两组，分别安装于两个滑动平台上；

夹持单元采用电磁铁或真空吸盘，夹持单元设置有两组且分别通过支座安装于两个台面上，夹持单元顶面的中线处设置有加工缝。

进一步的，底部支架通过支腿安装在工作台面上，并能够沿着工作台面整体移动。

进一步的，所述工作台面上安装有移动轨道，底部支架整体安装于移动轨道上并在伺服驱动装置的控制下沿移动轨道运动。

进一步的，所述两组滑动平台的下方均安装有轨道组件，两组滑动平台之间相对滑动方向与两者之间的连线方向垂直。

进一步的，滑动平台上还安装有伺服驱动装置，滑动平台在伺服驱动装置的控制下沿轨道组件移动。

进一步的，所述台面为旋转台面，旋转台面通过旋转组件安装于两个滑动平台上并且能够在滑动平台上自由旋转。

进一步的，所述旋转组件中的转动轴安装于旋转台面中心部位的下方，旋转组件中还设置有伺服驱动装置，旋转台面在伺服驱动装置的控制下进行旋转。

进一步的，至少一个夹持单元下方所设置的支座为可升降式支座。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：1、本申请提供的柔性变位夹具，其通过移动轨道安装于工作台面上，能够进行整体移动，因此可以将多个柔性变位夹具组合成多工位加工中心进行使用。2、本申请提供的柔性变位夹具通过滑动平台的滑动，以及旋转台面的旋转，能够调整两个夹持单元的位置和角度，适用于拼焊工序中在两个板料合焊时存在两个焊缝的工况，对焊缝的夹持牢固，满足不同的焊接工况下的装夹要求，实现柔性装夹。

附图说明

图1是本实用新型提供的柔性变位夹具的整体结构示意图；

图2是本实用新型提供的柔性变位夹具的移动状态下结构示意图；

图3为实施例1中拼焊工件的外形示意图；

图4为实施例1中柔性变位夹具在合焊焊接时的状态示意图；

图5为实施例2中拼焊工件的外形示意图；

图6为实施例2中柔性变位夹具在合焊焊接时的状态示意图；

图7为实施例3中由两块板料组成的单环式汽车门环的示意图；

图8为实施例4中由三块以上板料组成的单环式汽车门环的示意图；

图9为实施例5中双环式汽车门环的示意图；

图中：1-底部支架，2-支腿，3-滑动平台，4-轨道组件，5-旋转台面，6-转动轴，7-夹持单元，8-支座，9-加工缝。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请进行详细具体的说明。

本申请中所提供的柔性变位夹具的整体结构示意图如图1和图2所示，底部支架1通过支腿2安装在工作台面上，并能够沿着工作台面整体移动；所述工作台面上安装有移动轨道，底部支架整体安装于移动轨道上并在伺服驱动装置的控制下沿移动轨道运动。在附图1和2中，工作台面和移动轨道未画出，工作台面为常规的带有辅助支撑装置的工作台面，在焊接时通过辅助支撑装置对板料的其他部位进行支撑以保持待焊板料的应力一致性，可能是平面支撑，也可能有部分非平面支撑，移动轨道为常规的滑轨。

滑动平台3设置有前后相邻的两组，两组滑动平台分别通过其下方的轨道组件4安装在底部支架上，并沿着底部支架横向移动；所述滑动平台上安装有伺服驱动装置，滑动平台在伺服驱动装置的控制下沿轨道组件移动。所采用的轨道组件以及伺服驱动装置均为市场上的常规配件，松下、三菱、台达、西门子等等许多厂家均提供有对应系列产品，本申请中无需详细阐述。

旋转台面5设置有两组，分别通过旋转组件安装于两个滑动平台上并且能够在滑动平台上自由旋转；所述旋转组件中的转动轴6安装于旋转台面中心部位的下方，旋转组件中还设置有伺服驱动装置，旋转台面在伺服驱动装置的控制下进行旋转。所采用的旋转组件和伺服驱动装置同样为市场中的常规配件。

夹持单元7采用电磁铁或真空吸盘，夹持单元设置有两组且分别通过支座8安装于两个旋转台面上，夹持单元整体呈长条形，其顶面的中线处设置有加工缝9。至少一个夹持单元下方所设置的支座为可升降式支座。电磁铁以及真空吸盘和可升降式支座均为本领域中的常规配件，其中电磁铁适用于磁性材料的拼焊加工，真空吸盘适用于非磁性材料的拼焊加工，可升降式支座用于调节电磁铁或真空吸盘的高度，适用于两块厚度不一致的板材焊接工序中。

实施例1

本实施例中待拼焊加工的工件的外形如图3所示，包括A、B、C三块板材，一共有三条焊缝，图3中黑色粗实线即表示焊缝。在进行拼焊时，先将A、B两块板料放置在柔性变位夹具(或者其他常规夹具均可)上，将焊缝与夹持单元中的加工缝对齐并用夹持单元固定，然后进行焊接；焊接完成后，将已焊接完成的AB板料(即已完成焊接的A板料和B板料，下同)和C板料预对接，采用切割头直接在柔性变位夹具上对两块板料的接缝处进行在线修正，以消除先前A、B两块板料焊接时所导致的尺寸偏差；最后将修正后的AB板料和C板料放置在柔性变位夹具上，调整柔性变位夹具中两个夹持单元的角度和位置，使夹持单元中的加工缝与两块板料之间的焊缝相匹配，然后用夹持单元将两块板料固定，进行焊接。由于进行合焊焊接时两条焊缝是存在一定间距的直角焊缝，因此将柔性变位夹具中的夹持单元按照图4中所示状态进行调整即可。焊接完成后即结束对本实施例中工件的拼焊加工。

实施例2

本实施例中待拼焊加工的工件的外形如图5所示，包括A、B、C、D四块板材，一共有四条焊缝，图5中黑色粗实线即表示焊缝。在进行拼焊时，先将A、D两块板料放置在柔性变位夹具(或者其他常规夹具均可)上，将焊缝与夹持单元中的加工缝对齐并用夹持单元固定，然后进行焊接；按照同样方式完成B、C两块板料的焊接。

将已焊接完成的AD板料和BC板料转移至其他装置上装夹固定，采用切割头对AD板料和BC板料的接缝处进行修正，以消除先前A、D两块板料及B、C两块板料焊接时所导致的尺寸偏差；最后将修正后的AD板料和BC板料放置在柔性变位夹具上，调整柔性变位夹具中两个夹持单元的角度和位置，使夹持单元中的加工缝与两块板料之间的焊缝相匹配，然后用夹持单元将两块板料固定，进行焊接。由于进行合焊焊接时两条焊缝存在一定间距且有一定夹角，因此将柔性变位夹具中的夹持单元按照图6中所示状态进行调整即可。焊接完成后即结束对本实施例中工件的拼焊加工。

实施例3

本实施例中的加工对象为由两块板料组成的单环式汽车门环，其结构示意图如图7所示，图7中展示了多种焊缝形式，都能够采用本实施例中的方法加工完成。本实施例中首先根据两条焊缝的位置和角度，通过轨道组件和旋转组件调整柔性变位夹具中两个夹持单元的角度和位置，使夹持单元中的加工缝与两个焊缝相匹配，然后用夹持单元将两块板料固定后，采用加工头进行焊接成环即可。

实施例4

本实施例中本实施例中的加工对象为由三块以上板料组成的单环式汽车门环，其结构示意图如图8所示，图8中展示了多种焊缝形式，都能够采用本实施例中的方法加工完成。

本实施例中首先将A柱和门槛所对应的C型半环以及将B柱所对应的H型部件分别独立焊接成型，此焊接过程可以在本申请中的柔性变位夹具上完成，也可以在普通的夹具上完成。然后根据C型半环和H型部件在对接时的两条焊缝的位置和角度，通过轨道组件和旋转组件调整柔性变位夹具中两个夹持单元的角度和位置，使夹持单元中的加工缝与两个焊缝相匹配，然后用夹持单元将两块板料固定后，采用切割头对C型半环和H型部件的接缝处进行修正，以消除先前焊接工序所导致的尺寸偏差，然后重新用夹持单元装夹固定，并进行焊接成环即可。

实施例5

本实施例中的加工对象为由多块板料组成的双环式汽车门环，其结构示意图如图9所示。本实施例中首先按照实施例4或实施例3中的步骤加工完成单环式门环，同时将C柱和门槛所对应的反C型半环独立焊接成型，反C型半环的焊接可以在本申请的柔性变位夹具或者常规的夹具上进行。

然后根据单环式门环和反C型半环在对接时的两条焊缝的位置和角度，通过轨道组件和旋转组件调整柔性变位夹具中两个夹持单元的角度和位置，使夹持单元中的加工缝与两个焊缝相匹配(本实施例中合焊时的两条焊缝参照图9中的黑色粗实线标记，与之对应的柔性变位夹具的调整状态采用图2中所示状态即可)，然后用夹持单元将两块板料固定后，采用切割头对单环式门环和反C型半环的接缝处进行修正，以消除先前焊接工序所导致的尺寸偏差，然后重新用夹持单元装夹固定，并进行焊接成双环式汽车门环。

Claims (8)

1.一种柔性变位夹具，至少包括夹持单元，其特征在于：所述柔性变位夹具包括：

底部支架，安装在工作台面上；

滑动平台，设置有相邻的两组，两组滑动平台中的一组或两组通过其下方的轨道组件安装在底部支架上并沿着轨道组件滑动，两组滑动平台在相对滑动时互不干扰以实现两组滑动平台的变位；

台面，设置有两组，分别安装于两个滑动平台上；

夹持单元采用电磁铁或真空吸盘，夹持单元设置有两组且分别通过支座安装于两个台面上，夹持单元顶面的中线处设置有加工缝。

2.根据权利要求1所述的柔性变位夹具，其特征在于：底部支架通过支腿安装在工作台面上，并能够沿着工作台面整体移动。

3.根据权利要求2所述的柔性变位夹具，其特征在于：所述工作台面上安装有移动轨道，底部支架整体安装于移动轨道上并在伺服驱动装置的控制下沿移动轨道运动。

4.根据权利要求1所述的柔性变位夹具，其特征在于：所述两组滑动平台的下方均安装有轨道组件，两组滑动平台之间相对滑动方向与两者之间的连线方向垂直。

5.根据权利要求4所述的柔性变位夹具，其特征在于：滑动平台上还安装有伺服驱动装置，滑动平台在伺服驱动装置的控制下沿轨道组件移动。

6.根据权利要求1所述的柔性变位夹具，其特征在于：所述台面为旋转台面，旋转台面通过旋转组件安装于两个滑动平台上并且能够在滑动平台上自由旋转。

7.根据权利要求6所述的柔性变位夹具，其特征在于：所述旋转组件中的转动轴安装于旋转台面中心部位的下方，旋转组件中还设置有伺服驱动装置，旋转台面在伺服驱动装置的控制下进行旋转。

8.根据权利要求1所述的柔性变位夹具，其特征在于：至少一个夹持单元下方所设置的支座为可升降式支座。