虽然机器人焊接可以在半自动焊接方面大大提高生产率，但自动化效率水平取决于固定的最大生产率的周到设计。如果应用得当，机器人焊接是经济的，但如果忽略了简单的夹具设计考虑，它可能会非常低效和成本高昂。在设计阶段实现了许多生产率提升，或者丢失，而部件固定件执行简单的作用，良好的夹具设计对于机器人焊接系统的成功至关重要。

在开始新项目的机器弧焊时，请考虑这些夹具设计目标：

• 明智地选择夹具材料
• 优化焊接电路
• 定向夹具以最大化沉积速率
• 争取可访问性，可重复性，简单性和可靠性
• 当夹具设计成本过高时，考虑替代方案

明智地选择夹具材料

出于本讨论的目的，对固定装置的参考特定于用于定位或支撑在焊接操作期间的用于定位或支撑工件的定制设计装置。通常用作可互换术语，“工具”通常保留用于设计，压缩或形状的特定设备。

设计机器人焊接夹具的第一步之一是选择夹具基金金属。因素包括初始成本，长期维护成本，以及特别适用于机器人焊接应用的特殊特性，这种广告在暴露于高热和焊接飞溅的环境中保持精度和部分可重复性的关键方面。

常见的材料包括低碳钢、高碳工具钢、铝、不锈钢和铜。各种合金的普通基材可改善加工硬化，和耐磨性。每种材料都有不同的特性，这些特性会影响生产率和质量。

初始成本考虑促进了方形/矩形结构钢管的使用，以实现夹具的大部分框架。从耐磨性角度来看，夹具硬盘和定位点通常由合金高碳工具钢制成，以抵抗变形。另一种常见的耐磨合金，铝 - 青铜，工作硬化，与工具钢相比，铝 - 青铜，工作不像剩余磁力。

当考虑因素是硬度时，通常避免纯铜，但它是用于导电性的最佳全部材料。导电性对于电弧焊接稳定性至关重要，这是实现最大行驶速度所必需的理想方面。因此，可以采取铜和锌（黄铜）或铜和碳化钨合金以改善铜的耐磨性。新手夹具制造商有时忽略了导电性方面并涂上所有表面，包括螺栓工作电缆连接表面，这是立即启动故障排除问题的源。

铝和铜的导热性能很高，指的是这些材料传导热量的能力。由于这些原因，这些材料经常被用作散热器，将热量从工件中传导出去，并将热量“扩散”到更大的表面积上，以最大限度地减少工件变形。在机器人焊接系统中，还应考虑热膨胀性能。热膨胀是指一种材料长度的微小变化对应一个单位的温度变化。铝在加热时，其长度和体积会发生显著变化。由于这个原因，铜更常用于散热器，而铝通常被避免，以努力争取零件的重复性。工件组件也可以物理安排和编程先进的焊接工艺，设计为低热输入，以减少焊接变形的趋势。

优化焊接电路

精致的焊接波形需要优化的焊接电路，以保持短弧长度，同时减少飞溅，短发，弧光和电弧插入，一切都在努力最大化旅行速度。

必须采取特别小心来确定机器人焊接夹具上工作引线的最佳位置。作为一般规则，期望定位工作电缆和感测铅（如果适用），如尽可能靠近焊接电弧，而不是间接地通过一系列螺栓连接。在最佳场景中，直接连接到工件。

夹具上的连接规定确保工作电缆和感测铅相互分开，并且从任何机器人或焊接通信电缆都确保了最佳结果。当多个电源在单个部件上同时焊接时，每个电源需要从工作螺柱到工件的工作引线。避免将所有工作组合成一个导致的导线，以减少电弧干扰和诱导磁性，否则称为电弧吹。

此时，还考虑预期的焊接行进方向，优先于远离工作引线的方向移动，如图所示。将每个功源从每个电源连接到另一端的工件。

定向夹具以最大化沉积速率

接下来，检查固定装置如何相对于垂直方向定位工作以利用重力的力量。当焊接在平坦位置的一部分时，重力是盟友。成品焊缝是平坦的，均匀的，并且更容易地具有更高的沉积速率，直接增加行驶速度和生产率。

当钣金应用设计有膝盖或“T”关节时，通过使用重力作为盟友和快速，可以使部件的简单定位允许15度下坡炬运动导致行进速度增加10-25％。遵循许多消耗/气体组合的特征。

焊接开销可能是吸引力的，以减少或消除焊接飞溅从粘附到部分，然而，飞溅物将不可避免地粘在夹具和工具的暴露表面上，需要长期维护。焊接开销也需要克服重力的力量。沉积速率较低，保持适当的焊接轮廓更难以。

争取可访问性，可重复性，简单性和可靠性

当您在设计阶段接近夹具时，有许多夹紧/定位选项可供选择。最不复杂的涉及简单的手动夹紧，例如施加到固定或固定台的摆动，推动或​​柱塞夹，并且通常施加用于短路或原型部件。在R＆D或短路设置中，这些非常简单，低成本的方法来定位零件。通过这些设置中的灵活性和多功能性克服了手动夹紧的劳动密集性。模块化固定性是一种辅助选项，可在保持尺寸控制时提供灵活性的好处。

在频谱的另一端，更复杂的应用可能涉及专用夹具。这些夹具安装更复杂，初始成本更高，并且经常涉及布线的安装和布线，气动或液压管线。自动夹紧的优点包括减少或消除致动，部分接近感测和测序夹紧的劳动力参与。

另一个夹具设计替代方案涉及改造或重新施加现有的半自动夹具，但必须谨慎接近这种替代方案。在半自动应用程序中，操作员通常会调整，随行，以适应联合位置和几何体的变化。当机器人应用于相同的夹具时，任何部件移动将组件都通向拒绝箱。如果夹具主要专用于圆角和焊接焊接，则夹具通常可以重复使用，但是外部焊接和方形对接接头通常需要对现有夹具的严重增强以维持可重复性。

在每个选项中，必须考虑各种额外的目标。例如，夹具应设计成在符合人体工程学的高度并达到和不需要在装载和卸载过程中进行操作。足够的照明提供了足够的火炬可访问性和视觉清除，应该是重点。夹具表面理想地设计成最大限度地减少平面，以避免焊接飞溅的收集干扰关键定位表面或致动部件。

夹具和夹紧/定位装置的整合的目的是确保焊接接头位置在相对于系统的三维空间中重复，在施加的焊丝直径的+/-半径内。例如，使用0.045“直径线允许+/- 0.022的公差”。

间隙位置和宽度必须与部件一致，具有与焊接接头位置相同的公差。除了加号或减去线材厚度的一半，可能需要增加焊接尺寸以抵消较小的焊接喉部。如果保持适当的适当的安装，较大的焊缝可能需要比所需的更多焊接金属更多。

获得良好的拟合对于控制成本至关重要。为了始终如一地获得良好的装配，还必须对预处理操作进行重点，例如切割/剪切，加工，热处理和弯曲/形成过程。

当夹具设计成本过高时，考虑替代方案

当它太昂贵而是制造零件到紧张的公差，或者对于为机器人夹具提供大的制造，在千分之一内的含量不切实际。小部分运行也可能禁止应用一些固定选项。在这些情况下，可以采用低成本的软件感官技术，例如触摸感测或通弧接缝跟踪，以克服部件或夹具中的缺陷。

在触摸感测的应用中，机器人被编程为将焊丝触摸到制造上的多个位置以识别零件位置和方向。利用此信息，主程序可以是3维度转移以与新的零件方向相匹配。一旦机器人开始焊接，通过 - 电弧接缝跟踪是另一种选择，该选项可以启用焊接，机器人在焊接接头上编织并基于任何关节位置偏移修改其路径，可能是由于失真或部分弹簧，例如。其他复杂感测和跟踪方法包括基于激光的视觉系统。

总结

如果应用得当，机器人焊接是经济的，但如果忽略了简单的夹具设计考虑，它可能会非常低效和成本高昂。许多生产率的提高在设计阶段就已经实现了，或者失去了，虽然零件夹具的作用很简单，但它对系统的成功至关重要。考虑基本夹具设计目标，以提高机器人焊接系统的生产率。