工业机器人 专用式夹具的设计(焊接、打磨与喷涂)
机器人焊接夹具的设计要点分析
机器人焊接夹具的设计要点分析刘继乐摘要：当前，我国正在大力发展焊接机器人，最为典型的代表就是富士康集团，其已经采用了大量的焊接机器人，从而大大提高了生产效率。
由此可见，焊接机器人在当今制造行业当中具有十分重要的作用，而当前焊接夹具则是通过标准化、柔性化以及快捷化的基础上，然后再降低成本，从而使得焊接夹具越来越普及，在柔性焊接机器人当中得到了广泛使用。
随着计算机、通信技术、网络技术的发展，使得焊接机器人的发展突飞猛进，当前正在朝着高效率、高速度、高精度方向发展。
关键词：工业机器人；焊接夹具；柔性化设计随着经济的不断发展，机械工业也发生了较大变化，产品的生命周期越来越短，新产品层出不穷的发展，人们需要各种各样的产品，新产品的更换速度越来越快，这就要求生产制造行业要尽可能的在较短的时间内完成生产，同时新产品的数量往往不高。
从这个角度上来说，柔性焊接机器人将成为未来的一种发展趋势，因此对于焊接夹具来说，也要求较高，这就要求我们不断提高焊接夹具的精度、稳定性才能够通过柔性焊接机器人来满足用户的需求，才能够提高制造企业的竞争力。
1焊接夹具的介绍焊接夹具是机械加工当中必不可少的基础工具。
我们在设计焊接工装的时候，就要正确按章和固定每一个零部件，这也是采用焊接机器人的重要条件。
一个工件的焊接精度高低，一个重要因素就是焊接工装的合理性、安装方式等，这些都是直接决定焊接工艺的质量，对于焊接的成本有着十分重要的影响，通常来说，焊接工装的成本对于整个生产系统来说，约占1/10-1/5左右焊接机器人除了焊接主体之外，还必须要用到焊接工装夹具，因为它可以将焊件精准的定位，方便焊接的进行利保证精度，有助于提高产品质量，同时还可以减轻工人的劳动量作为焊接机器人的工装夹具，自然不像其他设备那么简单，必须要符合一定的设计要求才能予以应用。
焊接机器人的工装夹具除了具有上述特性之外，在自动化、机械化等方面都起着非常重要的作用，是焊接工作能实现高速、高效、精密、复合、智能、环保等目标的关键所在。
《工业机器人夹具设计与应用》课程包技术白皮书(纯方案,13页)
《工业机器人夹具设计与应用》课程包技术白皮书产品编号P2-87版本号V1.0发布时间2018-8目录《工业机器人夹具设计与应用》课程包 (1)一、产品定位 (1)二、产品组成 (1)（一）产品组成 (1)（二）产品清单 (1)三、产品特点 (3)（一）教学项目对接典型工作任务 (3)（二）丰富的多媒体数字资源支撑 (3)（三）课件支持个性化编辑 (3)（四）试题支持多种形式，调用快速便捷（多媒体） (3)四、产品价值 (4)五、产品参数及控标点 (5)（一）总体要求 (5)（二）内容要求 (5)（三）技术要求 (7)六、产品报价 (7)七、产品交付 (9)（一）产品验收 (9)（二）培训服务 (10)八、售后服务 (11)（一）服务范围 (11)（二）免费保修期 (11)（三）服务响应时间 (11)（四）排除故障处理时间 (11)一、产品定位《工业机器人夹具设计与应用》是面向职业院校工业机器人相关专业的核心课程。
课程从应用实训的角度出发，详解常用和专用工业机器人夹具设计与应用，包括机电结合夹持式夹具的设计、安装、调试与应用；气压结合夹持式夹具的设计、安装、调试与应用；吸附式夹具的设计、安装、调试与应用；专用式夹具的设计安装开发与应用。
通过课程的学习，学生不但可以对工业机器人夹具的类型、特点、主要应用有综合了解，而且可掌握各类夹具的操作方法。
《工业机器人夹具设计与应用》适用于工业机器人相关专业课程的教学和学习，也可以作为工业机器人设计工程师和工业机器人技术爱好者的自学参考。
二、产品组成（一）产品组成《工业机器人夹具设计与应用》课程包，属于专业基础课程，包含工作页、PPT课件、题库及配套数字化资源。
其中，数字化资源包括知识动画和技能视频等。
具体课程及配套内容，如下表1：（二）产品清单《工业机器人夹具设计与应用》课程包，包含项目、任务、知识点和技能点，如下表1：三、产品特点（一）教学项目对接典型工作任务采用项目化课程模式，教学项目来源于企业、工厂等典型工作任务，经过专业教学设计，突出任务引领、理实一体的特色。
机器人焊接夹具的设计要点分析
机器人焊接夹具的设计要点分析作者：任冬艳刘凤丽王振涛陶冶来源：《科技风》2017年第23期摘要：随着科技的快速发展，汽车行业也有了质的飞跃，车辆车型更新换代的速度非常快，但是现代化的汽车生产行业更注重车辆产品的质量，和制造车辆的速度以及制造成本，对于一体化的生产线机器人的作用尤为重要，有着不可替代的作用，越来越高的生产强度对工业机器人的质量和柔性都有很大的要求，因为这关系到机器人高效率和车辆质量，本文主要介绍了车辆生产过程中机器人的作用以及机器人焊接夹具的零件选择，也对机器人焊接夹具的设计要点进行了浅析，对车辆生产过程有一定的帮助。
关键词：工业机器人；焊接夹具；柔性化设计如今在科技快速发展的时代，机器人又经过很多年的快速发展，如今已经用在了工业生产的很多地方，涉及面很广，对企业降低成本和保证生产质量有很大的作用，在生产车间中已经有很多机器人用在生产一线中，尤其是车辆的零部件制造中，随着车辆的个性化，性能特点和品牌更新，焊接夹具的柔韧性和高效性，显得尤为重要，这已经成为核心问题而被广泛关注，一、排气系统在轿车中具有的特性以及构成车辆中的排气系统是处理发动机尾气的重要组成部分，分为热端和冷端，热端离发动机较远，冷端离发动机较近，热端主要是与发动机的排气口相连接，其中包括歧管，二级净化器，催化净化器，法兰和螺母还有传感器等，而冷端则是一部分连接热管，还有一部分包括，后消，尾管，中消，排气管，挂钩及法兰等零件。
在排气系统的设计时，夹具应该满足其组成零部件的特性和功能，应该对这些都有充分的了解，热端部件的重要功能之一是净化，对焊接的密度要求甚高，热端的部件由于发动机的硬件设施连接很多，所以在耐热性和精度上都有严格的要求。
冷端的功能主要是减低噪音，其对焊接的精度要求没有热端的高，允许焊接接缝处二次起弧，但是起弧点有所要求，因为冷端的部件有些处在冷凝液体的侵蚀下，所以这些位置，要通过钩和其他软连接固定，尺寸控制和精度控制可以适当放松。
工业机器人 专用式夹具的调试
工业机器人夹具设计与应用专用式夹具的调试项目七专用式夹具的实训任务三导入●机器人焊接程序的结构是怎样的？●如何用焊接工具进行焊接路径调试？目录学习目标知识准备任务实施主题讨论1学习目标了解机器人焊接程序的结构和基本焊接指令的用法知识目标2三轴机器人坐标系中各坐标轴的方向，软件虚拟示教器的使用方法3用三轴机器人及焊接工具进行焊接路径调试的步骤和方法1.机器人焊接程序的结构和基本焊接指令的用法2.用三轴机器人及焊接工具进行焊接路径调试的步骤和方法知识准备一.机器人焊接程序的基本结构：注意：在开始实施焊接前，必须进行焊接路径的编程与测试，只有当焊接路径和焊枪姿态完全正确之后，才可以进行实际焊接。
（1）打开工作台的柜门，可以看到柜门里的电气元件，将左上方的电源开关打开。
（2）工作站右上方的触摸屏变亮，处于打开状态，按下“开始”按钮。
（3）打开空压机上的电源开关，压力表上的指针将会顺时针旋转（4）将调压阀上的气源开关打开。
，表示气压上升；将出气阀打开。
（图中开关及阀均处于开启位置）（5）操作触摸屏，点击“工具盘”右侧“锁紧/松开”按钮。
（6）检查法兰盘的钢珠有无锁紧、松开动作。
以检查气源是否正常打开。
注意：如果没有锁紧、松开动作，检查气路阀是否打开或电磁阀是否正常。
排除故障后才可以进行后续操作。
（7）打开工业机器人夹具教学实训软件：在电脑中找到工业机器人夹具教学实训软件的图标，双击打开，进入工业机器人夹具教学实训软件。
（8）在实训软件中，点击实训项目四，专用式夹具，（9）选择专用焊接式夹具，点击开始实训（10）实训步骤一是否完成专用焊接式夹具的设计，选择是，已经完成专用焊接式夹具的设计。
（11）实训步骤二，进行专用式焊接夹具的安装，在实训步骤的右框中，将正确的专用焊接式夹具拖拽至三轴直角坐标机器人处，完成软件中的专用焊接式夹具安装。
然后将实物中对应的专用焊接式夹具安装到三轴直角坐标机器人处。
（12）实训步骤三，进行专用焊接式夹具的焊接路径调试工作，在软件虚拟示教器中通过点击XYZ按钮。
工业机器人 专用式夹具的安装(焊接、打磨与喷涂)
10.将送风喷嘴接头和输气管接头安装 到调整臂两端各自的螺纹孔中，接头装入之 前，在螺纹处缠绕适当厚度的密封胶带
任务实施
二、夹具的安装步骤：
11. 用2个螺栓将喷嘴固定座安装在 直角安装板侧板的平面上；然后转动调 整臂（连接销随着一同转动），调整喷 嘴角度，最后拧紧连接销螺母，将调整 臂和支架固定。
焊枪夹具的装配要求
任务实施
一、夹具安装前的准备工作：
首先将要安装的专用式 夹具的所有零部件、一整 套内六角扳手和一套活动 扳手整齐放到工具台上， 方便进行安装操作。
任务实施
二、夹具的安装步骤：
1. 将2 个螺栓从夹具连接板上方的2个 光孔插入，与另一侧的直角安装板上板的螺 纹孔旋合，将直角安装板上板固定在夹具连 接板的下平面。
工业机器人夹具设计与应用
任务二
项目七 专用夹具的实训
专用夹具的安装
导入
专用夹具怎样安装？ 工具和标准件如何使用？
目录
学习目标
知识准备
任务实施
主题讨论
学习目标
学习目标
知识目标
1 掌握专用夹具的装配步骤 2 理解零件之间的位置关系、各零件的
作用和夹具的工作原理。
3 学习工具和标准件的使用方法，培养机械 结构的装配技能。
12. 完成焊接夹具的安装。
主题讨论
讨论问题
专用夹具的装配步骤？ 夹具中各零件的作用和夹具的工作
原理？
小结
通过本任务的学习，我们掌握了专用夹具的装配步 骤。在实际装配过程中，理解了零件之间的位置关 系、各零件的作用和夹具的工作原理，学习了工具 和标准件的使用方法，培养了机械结构的装配技能。
工业机器人喷涂毕业设计
工业机器人喷涂毕业设计介绍工业机器人喷涂是现代制造业中常见且重要的应用之一。
通过使用工业机器人进行喷涂操作，可以提高生产效率、减少人工错误，实现高精度的喷涂作业。
本文将介绍一个基于工业机器人的喷涂系统的毕业设计，旨在设计一个完整的系统，满足工业自动化的需求。
设计目标本毕业设计的主要目标是设计一个工业机器人喷涂系统，实现以下功能：1.自动识别喷涂目标：通过视觉识别技术，识别待喷涂物体的位置和形状。
2.精确控制喷涂参数：根据喷涂对象的特性和要求，自动调节喷涂参数，如喷涂速度、喷涂压力、喷涂角度等。
3.实现路径规划：根据喷涂目标的形状和大小，自动生成喷涂路径，保证喷涂的完整性和均匀性。
4.保证喷涂质量：通过检测和反馈机制，实时监控喷涂过程，确保喷涂的质量和一致性。
系统组成本设计基于工业机器人和相关传感器、控制器构建，主要包括以下组件：1.工业机器人：选择适合喷涂应用的工业机器人，具备高精度、高稳定性和灵活性。
2.视觉识别模块：使用摄像头或激光传感器等设备，将喷涂对象的形状和位置信息转化为数字信号。
3.控制器：负责整个系统的控制和协调，接收喷涂参数和路径规划信息，控制机器人执行喷涂操作。
4.喷涂设备：包括喷涂枪、喷涂材料供给系统等，负责喷涂操作。
5.检测传感器：用于实时监测喷涂过程中的参数，如颜色、厚度等，以便及时调整喷涂参数。
工作流程本设计的工作流程如下：1.初始化系统：包括工业机器人、喷涂设备、传感器等的启动和校准，设置喷涂参数的初始值。
2.目标识别：使用视觉识别模块对待喷涂物体进行形状和位置的识别。
3.路径规划：根据识别结果和喷涂参数，生成机器人的喷涂路径，确保覆盖全部目标表面并保持均匀喷涂。
4.控制执行：将路径规划信息传递给控制器，控制机器人按照路径进行喷涂操作。
5.实时监控：使用检测传感器实时监测喷涂过程中的参数，与预设参数进行比对，及时调整喷涂参数以保证喷涂质量。
6.结束操作：喷涂完成后，关闭喷涂设备，机器人返回原位，系统进入待机状态。
机器人工装夹具的设计及其应用研究
机器人工装夹具的设计及其应用研究第一章：引言随着现代工业的不断发展，机器人技术在工业领域的应用越来越广泛。
机器人工装夹具作为机器人操作的关键工具，其设计与应用也成为了工业自动化领域的研究重点之一。
本文旨在探讨机器人工装夹具的设计和应用，从技术和应用两个方面对相关技术进行深入分析。
第二章：机器人工装夹具的设计2.1 夹具的种类和结构机器人工装夹具的种类和结构多种多样，设计者需要选择适合自己机器人的型号和特点的夹具。
按照操作方式可以分为手动夹具、气动夹具和液压夹具三种，其结构又可以分为开合式夹具、邮票式夹具和万向夹具等。
2.2 夹具的材料与制造工艺夹具的材料和制造工艺对夹具的质量和寿命有着至关重要的影响。
夹具的材料一般采用高强度合金或工程塑料，制造工艺则采用精密数控加工或3D打印等先进技术。
2.3 夹具的控制系统夹具的控制系统是夹具设计中的重要组成部分，包括传感器、控制器、执行器等。
机器人工装夹具的控制系统应该具备高精度、高稳定性和大容量等特点，以满足机器人自动化生产的需求。
第三章：机器人工装夹具的应用3.1 机器人喷漆操作夹具在汽车制造等工业领域中，喷漆是一个重要的环节。
机器人工装夹具可以帮助机器人完成喷涂操作，不仅提高了生产线效率，且喷涂质量更加稳定。
3.2 机器人焊接操作夹具在工业生产中，焊接是一个不可或缺的过程。
机器人工装夹具可以帮助机器人精准掌握焊接操作，提高焊接质量和生产效率。
3.3 机器人组装夹具在电子产品制造行业，机器人组装储存主板、显示屏、键盘、电源、喇叭等部件，机器人工装夹具可以帮助机器人完成组装任务，提高生产效率和组装质量。
第四章：机器人工装夹具的市场前景机器人工装夹具作为机器人自动化生产的重要工具，有着广泛的市场需求。
随着人工智能、自动化和机器人技术的不断进步，机器人工装夹具的应用也将更加广泛。
预计未来几年，机器人工装夹具的市场需求将呈现一定的增长趋势。
第五章：结论机器人工装夹具的设计和应用对机器人自动化生产的发展有着积极的促进作用。
典型结构件机器人焊接工装夹具结构
典型结构件机器人焊接工装夹具结构典型结构件机器人焊接工装夹具结构的研究与发展随着工业自动化的不断推进，机器人焊接技术日益成为制造领域的关键技术之一。
其中，典型结构件机器人焊接工装夹具结构的设计与应用成为了行业内关注的焦点。
本文旨在探讨典型结构件机器人焊接工装夹具结构的组成、设计原则、夹具设计以及工装设计，并展望未来的发展趋势。
一、典型结构件机器人焊接工装夹具结构的组成典型结构件机器人焊接工装夹具结构主要由机器人手臂、工装夹具、控制系统和焊接设备等部分组成。
其中，工装夹具是实现固定和定位待焊接结构件的关键部件，直接影响焊接质量和生产效率。
二、典型结构件机器人焊接工装夹具结构的功能特点典型结构件机器人焊接工装夹具结构的主要功能包括：固定和定位待焊接结构件，保证焊接位置的精度和稳定性；提供适宜的焊接姿态，保证焊接质量；具有一定的夹紧力，防止焊接过程中结构件发生位移。
三、典型结构件机器人焊接工装夹具结构设计原则1、满足生产需求：根据实际生产需求，设计适合不同结构件尺寸、形状和材料属性的工装夹具。
2、保证定位精度：通过优化设计，确保工装夹具的定位精度和稳定性，以保证焊接质量。
3、提高生产效率：工装夹具的设计应便于快速安装和拆卸，以缩短生产周期，提高生产效率。
4、考虑结构件的可达性：在设计工装夹具时，应充分考虑焊接机器人的可达性，确保焊接操作顺利完成。
5、保证安全性：工装夹具设计应符合人机工程学原理，确保操作过程中的安全性和舒适性。
四、典型结构件机器人焊接工装夹具结构设计流程及注意事项1、了解待焊接结构件的特性：包括结构件的材料、尺寸、形状等，以便确定工装夹具的设计要求。
2、分析现有工装夹具的优缺点：了解现有工装夹具的不足之处，为新设计提供改进方向。
3、设计工装夹具的总体方案：根据实际生产需求和结构件特性，确定工装夹具的总体设计方案。
4、详细设计各个部件：对工装夹具的各个部件进行详细设计，包括定位元件、夹紧机构、导向装置等。
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L1=18mm） 专用焊枪的安装部
定座
位直径φ18.5
喷嘴固 与导向轴 装夹孔直径
定座
D=φ6mm。
导向轴外径 D=6mm
主题讨论
讨论问题
专用夹具外购件有哪些？ 专用夹具除焊接夹具外还有哪些？
小结
通过本任务的学习，我们掌握了典型焊接专用夹具 设计的步骤和基本方法，为今后完成其它各种专用 夹具设计打下了基础。
▲ 卡箍锁紧螺栓孔： 缺口槽左半边是M3螺纹孔，右半边是台阶孔。 安装后，锁紧螺栓头部陷入沉孔中，使夹具表面
平整。 ▲装夹孔直径D=3mm或4mm时：
孔径小，卡箍刚度大，不易变形，不易夹紧。 ——在装夹孔的底部将缺口开槽延伸4mm。
法兰连接板
任务实施
（4）焊枪固定座与喷嘴固定座的干涉检验
焊枪固定座/喷嘴固定座——同一平面，位置靠近，需 干涉检查。
知识准备
——专用焊枪夹具的总体结构
1. 专用焊枪夹具的作用： 将焊枪和保护气体的喷嘴
连接到机器人的安装法兰上；
2. 焊枪—焊枪固定座； 3. 喷嘴—调整臂—支架—导向轴 下端—导向轴上端—喷嘴固定座。
4. 法兰连接板—90°直角构件， 由垂直面和水平面构成。
5. 焊枪固定座和喷嘴固定座—垂直面固定； 6. 机器人的安装法兰—水平面固定。
任务实施
2. 小结：结构件及外购件尺寸匹配
零件A 零件B
零件A
零件B
法兰连 与焊枪固定 2-M5螺纹孔（间距 光孔2-φ5.5（间距
接板 座
51mm）
51mm）
φ5的定位销孔 φ5的定位销孔
与喷嘴固定 2-M3螺纹孔（间距 2个通孔，直径
座
18mm）
d=3.5mm（间距
焊枪固 与焊枪 装夹孔φ18.5
谢谢观看
知识准备
——专用焊枪夹具的总体结构
7. 焊枪和喷嘴在高度方向 上可调：
焊枪固定座和喷嘴固定 座——卡箍结构；
拧紧锁紧螺栓，将焊枪 或导向轴箍紧；
松开锁紧螺栓，可调整 焊枪或喷嘴的高度。
8. 送风喷嘴与焊枪之间的夹角调整： 送风喷嘴与导向轴下端通过调整臂和支架连接，调
整臂可以相对于支架转动角度。
任务实施
与法兰连接板上的2-M5螺纹孔（间距51mm）
匹配；φ5的定位销孔，与法兰连接板上φ5定位销孔
匹配。
▲焊枪装夹孔φ18.5：
与专用焊枪的安装部位直径φ18.5配合；
▲卡箍缺口开槽，槽宽度2mm： 锁紧螺栓拧紧时，缺口槽逐渐合拢，将焊枪夹紧； 法兰连接板
▲卡箍的锁紧螺栓孔：
右半边M5螺纹孔，左半边台阶孔结构。
专用夹具的实训
任务一
项目七 专用夹具的实训
专用夹具的设计（焊接、打磨、喷涂）
导入
专用夹具的设计内容有哪些？ 如何进行结构件设计和外购件选型？
目录
学习目标
知识准备
任务实施
主题讨论
学习目定及选型 2 夹具的结构件设计
学习重点
1.外购件参数确定及选型 2.专用夹具的结构件设计
1. 结构件的设计及尺寸匹配
（1）法兰连接板 ——焊枪夹具的基础构件
与机器人安装法兰、焊枪固 定座、喷嘴固定座连接；
90°直角结构，将与机器人 的连接和与工具的连接分配在 相互垂直的两个方向上；
优点：使夹具结构更加紧凑， 便于机器人对工具姿态的控制。
任务实施
（2）焊枪固定座
焊枪固定座
▲光孔2-φ5.5（间距51mm）：
专 用 焊 枪
任务实施
（3）喷嘴固定座——标准定制件
焊枪固定座
▲装夹孔直径D=6mm： 与导向轴直径匹配。导向轴外径D=6mm；
▲2通孔直径d=3.5mm（间距L1=18mm）： 与法兰连接板上2-M3（间距18mm）匹配。
▲卡箍缺口开槽宽度c=1.5mm。 拧紧锁紧螺栓，缺口槽合拢，将导向轴夹紧；
根据材料和表面处理方法不同，分为4种型号： ▲SFJZ和SSFJZ，无镀铬； ▲PSFJZ和PSSFJZ，镀铬，光洁美观，硬度提高； ▲SFJZ和PSFJZ，轴承钢GCr15，硬度高； ▲SSFJZ和PSSFJZ，不锈工具钢9Cr18，硬度相对低
。
导向轴只起固定连接作用，无相对运动，无摩擦； 选用SFJZ型，材料轴承钢，非镀铬中硬度较高， 满足使用要求。
焊枪固定座接合面尺寸：65×12； 喷嘴固定座接合面尺寸：L×T=26×8； 安装孔位重合； 结论： a. 焊枪固定座与法兰连接板两侧边缘对齐； b. 喷嘴固定座右侧、上侧边缘与法兰连接板边缘对齐 ； c. 焊枪固定座与喷嘴固定座之间，高度方向留出间隙 △=1mm。 满足设计要求。
任务实施
（5）导向轴的材料及表面处理