一种大型焊接件机器人焊接变位机装夹定位装置及弹簧参数选择方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种大型焊接件机器人焊接变位机装夹定位装置及弹簧参数选择方法，针对工件底板孔位偏差的不确定性，经过了详细的弹簧受力计算，快速、便捷确定了弹簧的主要参数，将数据记录下来，用于数据比较、查阅，并作出一些判断或结论。通过此装置弹簧起到了自动调节的作用，以及锁紧装置的固定作用，保证了机器人自动焊接定位时的准确性，实现大型焊接件与机器人焊接变位机可靠快速定位装夹。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人焊接变位机装置领域，特别是涉及一种大型焊接件机器人焊接变位机装夹定位装置及弹簧参数选择方法，提高焊接精度和焊接效率。
技术介绍
目前，机器人焊接变位机装夹大型焊接件工件的操作方法是先在大型焊接件底板面上气割开一个圆孔，再将大型焊接件底板面气割圆孔套在机器人焊接变位机固定圆柱锥面上来定位的，采用上述装夹定位存在以下几个方面的缺陷和不足：(1)在用气枪切割工件底面的定位圆孔时不容易控制圆孔的大小，当工件底板面圆孔气割孔偏大时无法进行精确定位，焊接过程中大型焊接件旋转变位时会左右滑动，进而导致焊接机器人定位不准确，会带来安全隐患及焊接质量问题；(2)工件底板面圆孔气割时如果定位孔太小，大型焊接件底板将无法安装，需要反复试垫不同厚度的垫片来调整调平，严重影响工作效率，而且需要在高空下作业，存在着不安全隐患而且费工费时效率低下；(3)大型焊接件由于重量较大，在定位装夹过程中，需要用到其它辅助吊装装置，辅助吊装装置在使用过程中容易受到空间位置关系限制，影响施工定位安装质量。
技术实现思路
为了克服现有的机器人焊接变位机装夹大型焊接件工件方法及装置的不足，本发明提供一种大型焊接件机器人焊接变位机装夹定位装置及弹簧参数选择方法，该方法与控制装置是将机器人焊接变位机固定圆柱锥面改为可上下浮动又可锁紧的圆柱圆锥面，同时适当缩小大型焊接件底板面上气割圆孔孔径，实现大型焊接件与机器人焊接变位机可靠快速定位装夹。专利技术方法与控制装置操作简单，使用方便、安全可靠。为达到上述目的，本专利技术的设计方案是：一种大型焊接件机器人焊接变位机装夹定位装置，它包括壳体，壳体通过螺栓固定安装在机器人焊接变位机的上顶面并与变位机的腔体相配合形成圆柱形腔体，所述圆柱形腔体的中心位置通过螺栓安装有锁紧装置，锁紧装置的内部套装有夹紧螺杆，夹紧螺杆外部套装有弹簧；所述弹簧的下端通过圆柱形腔体的上端面支撑固定，上端通过夹紧螺杆的轴环支撑固定，夹紧螺杆的轴环上端与浮动圆柱的下端面相配合，浮动圆柱设置在壳体的内部并通过定位台阶配合定位，浮动圆柱的中心加工有定位孔，定位孔与夹紧螺杆的顶部圆柱配合定位，所述浮动圆柱设置在壳体外部的圆柱端设置有定位锥端。所述锁紧装置通过紧定螺栓固定安装在机器人焊接变位机的中心孔。上述中所采用弹簧的参数选择方法，它包括以下步骤：1)确定弹簧5的最小工作载荷P1、最大工作载荷Pn、工作行程h、初算弹簧外径D′2、弹簧材料直径d、弹簧类别N、端部结构和弹簧材料；2)根据最小工作载荷P1、最大工作载荷Pn和工作行程h计算得到初算弹簧刚度P′；根据最大工作载荷Pn计算得到初算工件极限载荷Pj′，其中：p′=pn-p1h;]]>p′j≥1.25×pn；3)根据初算弹簧外径D′2和弹簧材料直径d计算弹簧中径D；4)根据弹簧中径D、弹簧材料直径d、初算工件极限载荷Pj′及弹簧材料查机械设计手册(第五版)11-21页表11-2-19《圆柱螺旋压缩弹簧计算表》得到单圈刚度p′d、工作极限载荷下的单圈变形量fj和工件极限载荷Pj；5)根据单圈刚度p′d和弹簧刚度P′计算有效圈数n，根据有效圈数n计算总圈数n1，其中，n=pd′p′;]]>n1＝n+2；6)根据单圈刚度p′d和总圈数n1计算得到弹簧刚度p″，其中：P′′=pd′n1;]]>7)根据总圈数n1和工作极限载荷下的单圈变形量fj计算极限载荷下的变形量Fj，其中：Fj＝n1×fj；8)根据极限载荷下的变形量Fj、总圈数n1和弹簧材料直径d计算得到节距t，其中：t=Fjn+d;]]>9)根据有效圈数n、节距t和弹簧材料直径d计算自由高度H0，其中：H0＝n×t+1.5×d；10)根据弹簧中径D和弹簧材料直径d计算弹簧内径D1和弹簧外径D2，其中：D2＝D+d；D1＝D-d；11)根据节距t、弹簧中径D计算螺旋角α，其中：α=arctantπD;]]>12)根据螺旋角α、弹簧中径D和总圈数n1计算展开长度L，其中：L=πDn1cosα;]]>13)根据自由高度H0、最小工作载荷P1和弹簧刚度p″计算最小载荷时的高度H1，其中：H1=H0-p1p′′;]]>14)根据自由高度H0、最大工作载荷Pn和弹簧刚度p″计算最大载荷时的高度Hn，其中：Hn=H0-pnp′′;]]>15)根据自由高度H0、工件极限载荷Pj和弹簧刚度p″计算极限载荷时的高度Hj，其中：Hj=H0-pjp′′;]]>16)根据最小载荷时的高度H1和最大载荷时的高度Hn计算实际工作行程h′，其中：h′＝H1-Hn；17)根据最小工作载荷P1、最大工作载荷Pn和工件极限载荷Pj分别计算工作区范围；18)根据自由高度H0和弹簧中径D计算高径比b，其中：b=H0D;]]>所述步骤1)中选择的弹簧材料为60Si2Mn硅锰合金弹簧钢。所述步骤1)中选择的端部结构为端部并紧、磨平，两端支撑圈各1圈。所述60Si2Mn硅锰合金弹簧钢采用热弯成型的弹簧，成型之后进行应进行淬火和回火处理。所述淬火处理的加热温度为850℃～870℃，冷却介质为油，淬火之后硬度为60HRC。所述回火处理的加热温度为380℃～420℃，冷却介质为水，回火之后硬度为42HRC～48HRC。本专利技术有如下有益效果：1、通常情况下，焊接零件下料时，尺寸存在不可避免的误差。在使用焊接机器人进行装夹固定时，需要人工操作调节，以便固定焊接件。现通过此种变位机自动夹紧装置进行焊接件的固定，避免了人工操作的繁杂过程，提高了劳动生产率，改善了工人的劳动强度。且操作简单，使用方便、安全可靠。2、通过上述的专用弹簧能够根据实际工作情况和工作载荷选择相应的材料和成型方法进而保证了弹簧正常工作，同时提高了弹簧的性能。3、通过在浮动圆柱的下部装夹弹簧能够保证浮动圆柱在外力作用以及弹簧的作用下于腔体内部上下移动，进而保证其与工件底部的焊接中心孔相配合，提高了定位精度。4、采用60Si2Mn硅锰合金弹簧钢能够有效的延长弹簧的使用寿命。5、采用淬火和回火处理提高了弹簧的强度和性能。6、通过在浮动圆柱的顶部设置定位锥端能够方便的与工件底部的焊接中心孔相配合，同时保证有效的避免了因为焊接中心孔的大小不一所导致的定位不准的缺陷。7、通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型焊接件机器人焊接变位机装夹定位装置，其特征在于：它包括壳体(6)，壳体(6)通过螺栓固定安装在机器人焊接变位机(1)的上顶面并与变位机的腔体(17)相配合形成圆柱形腔体，所述圆柱形腔体的中心位置通过螺栓安装有锁紧装置(4)，锁紧装置(4)的内部套装有夹紧螺杆(3)，夹紧螺杆(3)外部套装有弹簧(5)；所述弹簧(5)的下端通过圆柱形腔体的上端面支撑固定，上端通过夹紧螺杆(3)的轴环(15)支撑固定，夹紧螺杆(3)的轴环(15)上端与浮动圆柱(12)的下端面相配合，浮动圆柱(12)设置在壳体(6)的内部并通过定位台阶(16)配合定位，浮动圆柱(12)的中心加工有定位孔(13)，定位孔(13)与夹紧螺杆(3)的顶部圆柱(14)配合定位，所述浮动圆柱(12)设置在壳体(6)外部的圆柱端设置有定位锥端(11)。

【技术特征摘要】
1.一种大型焊接件机器人焊接变位机装夹定位装置，其特征在于：它包括壳体(6)，壳
体(6)通过螺栓固定安装在机器人焊接变位机(1)的上顶面并与变位机的腔体(17)相配合
形成圆柱形腔体，所述圆柱形腔体的中心位置通过螺栓安装有锁紧装置(4)，锁紧装置(4)
的内部套装有夹紧螺杆(3)，夹紧螺杆(3)外部套装有弹簧(5)；所述弹簧(5)的下端通过圆
柱形腔体的上端面支撑固定，上端通过夹紧螺杆(3)的轴环(15)支撑固定，夹紧螺杆(3)的
轴环(15)上端与浮动圆柱(12)的下端面相配合，浮动圆柱(12)设置在壳体(6)的内部并通
过定位台阶(16)配合定位，浮动圆柱(12)的中心加工有定位孔(13)，定位孔(13)与夹紧螺
杆(3)的顶部圆柱(14)配合定位，所述浮动圆柱(12)设置在壳体(6)外部的圆柱端设置有定
位锥端(11)。
2.根据权利要求1所述的一种大型焊接件机器人焊接变位机装夹定位装置，其特征在
于：所述锁紧装置(4)通过紧定螺栓(2)固定安装在机器人焊接变位机(1)的中心孔。
3.权利要求1或2中任意一项所采用弹簧的参数选择方法，其特征在于，它包括以下步
骤：
1)确定弹簧(5)的最小工作载荷P1、最大工作载荷Pn、工作行程h、初算弹簧外径D′2、弹
簧材料直径d、弹簧类别N、端部结构和弹簧材料；
2)根据最小工作载荷P1、最大工作载荷Pn和工作行程h计算得到初算弹簧刚度P′；根据
最大工作载荷Pn计算得到初算工件极限载荷P′j，其中：
p′j≥1.25×pn；
3)根据初算弹簧外径D′2和弹簧材料直径d计算弹簧中径D；
4)根据弹簧中径D、弹簧材料直径d、初算工件极限载荷P′j及弹簧材料查机械设计手册
(第五版)11-21页表11-2-19《圆柱螺旋压缩弹簧计算表》得到单圈刚度p′d、工作极限载荷
下的单圈变形量fj和工件极限载荷Pj；
5)根据单圈刚度p′d和弹簧刚度P′计算有效圈数n，根据有效圈数n计算总圈数n1，
其中，
n1＝n+2；
6)根据单圈刚度p′d和总圈数n1计算得到弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：何明，朱明，杨雄才，刘志东，
申请(专利权)人：宜昌江峡船用机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42