[发明专利]协助机器人自动化弧焊的车身辅助夹紧方法

说明书

本发明公开了一种协助机器人自动化弧焊的车身辅助夹紧方法，本方法针对车身焊接中存在离空的来料零件，先根据其制造偏差计算得到焊接后装配体焊缝位置的回弹变形量，在该值满足公差设计要求的前提下，应用辅助工装夹具对其进行夹紧；再通过来料零件制造偏差、夹具定位误差等偏差源数据输入，构建焊缝位置调整的优化模型，获得最优夹具偏差补偿量，并通过辅助工装夹具调整焊缝位置，确保弧焊机器人成功焊接。该方法有助于弧焊机器人根据预设程序精准地对目标焊缝进行自动焊接，提高生产效率，降低制造成本，具有优良的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及辅助焊装技术领域，尤其涉及一种协助机器人自动化弧焊的车身辅助夹紧方法。

背景技术

在汽车生产制造过程中，焊接作业劳动强度大，工作环境恶劣。若采用人工焊接，焊接质量不能得到有效保证，产出的零件柔性差，不能适应现代汽车生产的需要。对此，相比于传统的人工焊接，应用焊接机器人进行焊接作业可以提高生产效率、优化零件质量、改善劳动条件。一般弧焊机器人在预设定程序控制之下，实现对固定空间位置来料零件间的焊缝进行焊接。

在车身试制阶段，同一批次来料零件在一定的偏差范围内合格，但当进行焊接的来料零件在合格范围内，却相较于标准值存在较大偏差时，来料零件间仍会存在较大离空，从而导致弧焊机器人无法对目标焊缝进行有效焊接，导致零件返工或报废，影响产品质量合格率。

密歇根大学的Liu和Hu等率先开展了柔性装配偏差分析的研究，将柔性件装配分解成定位、夹紧、焊接及释放回弹四个步骤，在使用有限元分析及统计方法的基础上，提出了影响系数法，通过构建敏感度矩阵建立了输入零件偏差与输出装配体回弹偏差之间的线性关系。中国专利文献CN1644303A公开了一种由机器人施焊的激光焊接汽车车厢后盖的柔性焊接夹具，其优化夹具设计结构，节约场地空间及生产成本，加快了产品的更新速度。中国专利文献CN101249597A公开了一种由伺服控制的柔性定位夹具，其实现多自由度调整，并符合多种相似车型混线生产柔性夹具的特点要求，能根据不同产品定位位置的变化，快速准确自动调整定位销的三维空间位置和姿态，实现不同定位方式的空间定位。中国专利文献CN201214175Y公开了一种汽车焊装用的柔性夹具，其采用正方形2×2四元簇孔的柔性平台，且采用不同规格的标准支座来定位高度，夹紧装置采用标准销定位，并预留调整垫片在X、Y、Z三向上保证调节精度，满足不同车型的试制要求，提高了夹具的重复使用率、加工进度，节约了成本。中国专利文献CN202225122U公开了一种汽车尾灯区域装配偏差分析柔性夹具，对于新车试制过程中的装配偏差分析，可以调节X、Y、Z方向位移来适应新车结构的变化，从而完成多种新车型的定位和夹紧，利于精确的进行装配尺寸偏差分析。《工具技术》2014年第5期刊登了由叶建友等所著的“用于薄壁件加工的柔性夹具研究现状”,该夹具能真正实现柔性装夹,即一套夹具能装夹一定尺寸范围内任意形状及尺寸的零件,并有效克服薄壁件在加工过程中的装夹变形,从而保证零件的加工质量。《东华大学》2016刊登了由屠攀所著“汽车零件柔性焊接夹具设计与研究”，其以车门焊装为对象，提出了一套柔性焊装夹具开发方法和面向柔性夹具的产品数据管理方法，极大缩短产品研发周期，节约成本。中国专利文献CN105573248A公开一种基于多工位装配夹具补偿的柔性件装配尺寸偏差控制方法基于夹具主动定位补偿的飞机柔性件装配偏差优化算法，通过案例验证夹具法向定位补偿对减小柔性件的装配偏差具有显著效果。

但在车身自动化弧焊阶段，目前没有相应的工装夹具方案解决机器人焊接过程中由于来料零件制造偏差导致的零件间离空问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种协助机器人自动化弧焊的车身辅助夹紧方法，本方法解决机器人自动化弧焊过程中车身来料零件间的离空问题，在焊缝两侧提供夹紧力，以消除来料零件间离空，同时通过来料零件制造偏差、夹具定位误差等偏差源数据，得到最优夹具偏差补偿量，调整焊缝位置，有助于弧焊机器人根据预设程序精准地对目标焊缝进行自动焊接，提高焊接质量和效率，降低制造成本。

为解决上述技术问题，本发明协助机器人自动化弧焊的车身辅助夹紧方法包括如下步骤：