一种适用于轻量化材料集搅拌摩擦焊与MIG焊的系统的制作方法

本发明涉及轻量化材料焊接技术领域，尤其涉及一种适用于轻量化材料集搅拌摩擦焊与mig焊的系统。

背景技术：

目前对于轻量化材料的应用是一种趋势，许多汽车行业在不影响车身强度的情况下，使用轻量化材料有利于降低车身自重，以实现材料和零部件功能的最佳匹配。而对于轻量化材料的焊接，多采用传统的mig/mag焊接工艺，而传统的工艺容易造成焊接飞溅、焊接变形等问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种适用于轻量化材料集搅拌摩擦焊与mig焊的系统，其能解决现有工艺容易造成焊接飞溅、焊接变形等的问题。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种适用于轻量化材料集搅拌摩擦焊与mig焊的系统，包括搅拌摩擦焊铣通用装置、机器人抓取装置、机器人mig焊装置；所述搅拌摩擦焊铣通用装置对工件进行搅拌摩擦焊和铣削，之后所述机器人抓取装置抓取工件放置在所述机器人mig焊装置，所述机器人mig焊装置对工件进行mig焊。

进一步地，所述搅拌摩擦焊铣通用装置包括搅拌电主轴、刀具、自动换刀机构，所述刀具安装在所述搅拌电主轴上；所述自动换刀机构上安装有摩擦焊刀具和铣刀，所述搅拌电主轴移动所述自动换刀机构处更换摩擦焊刀具或铣刀。

进一步地，所述搅拌摩擦焊铣通用装置还包括第一正装夹具、第一侧装夹具，所述第一正装夹具夹持工件正面，进而使搅拌电主轴对工件进行正面焊铣，所述第一侧装夹具夹持工件侧面，进而使搅拌电主轴对工件进行侧面焊铣。

进一步地，所述搅拌摩擦焊铣通用装置还包括校准定位平面，所述校准定位平面对工件位置校准。

进一步地，所述搅拌摩擦焊铣通用装置还包括摩擦焊铣底座及电控装置，所述电控装置位于摩擦焊铣底座内部，所述搅拌电主轴、第一正装夹具、第一侧装夹具安装在所述摩擦焊铣底座上。

进一步地，所述机器人mig焊装置内置焊缝跟踪系统，所述机器人mig焊装置在所述焊缝跟踪系统的辅助下，实时扫描找出焊缝并焊接。

进一步地，所述机器人mig焊装置包括mig焊基座、机器人mig焊机构、第二正装夹具、外部轴变位机构，所述第二正装夹具螺接于所述外部轴变位机构，所述外部轴变位机构转动安装于mig焊基座，通过外部电机驱动所述外部轴变位机构旋转。

进一步地，所述机器人抓取装置包括抓取机构、中转台，所述抓取机构抓取工件放置于所述中转台。

进一步地，所述机器人抓取装置还包括视觉相机，所述视觉相机实现无示教自动抓取。

进一步地，所述所述机器人抓取装置还包括第二侧装夹具，所述第二侧装夹具方便切换工件的正反面。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明系统集成了搅拌摩擦焊和mig焊技术，充分发挥搅拌摩擦焊技术的焊接无飞溅、焊接变形小的优点以及mig焊技术的焊缝质量高、易于自动化等优点；且搅拌摩擦焊铣通用装置通过自动换刀机构换刀后，可对工件进行焊、铣，处理了工件边缘的飞边、毛刺等；同时通过先进的焊缝跟踪系统辅助mig焊实现自动化焊接，以及机器人视觉智能抓取工件，实现搅拌摩擦焊和mig焊的自动切换，整个过程可预先通过离线编程技术无实物仿真模拟，直接输出程序控制系统完成整个焊接过程；整个过程杜绝了焊接过程产生的烟尘和辐射，利于环保，易于实现自动化，提高了生产效率，降低了人工成本等。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一种适用于轻量化材料集搅拌摩擦焊与mig焊的系统一较佳实施例的立体图；

图2为本发明一种适用于轻量化材料集搅拌摩擦焊与mig焊的系统中搅拌摩擦焊铣通用装置的立体图；

图3为本发明一种适用于轻量化材料集搅拌摩擦焊与mig焊的系统中的机器人抓取装置的立体图；

图4为本发明一种适用于轻量化材料集搅拌摩擦焊与mig焊的系统中机器人mig焊装置的立体图；

图5为本发明一种适用于轻量化材料集搅拌摩擦焊与mig焊的自动换刀机构的立体图；。

图中：10、搅拌摩擦焊铣通用装置；11、搅拌电主轴；12、摩擦焊铣底座；13、自动换刀机构；131、换刀底座；132、刀具架；133、盖板；134、通用刀柄；14、第一侧装夹具；15、第一正装夹具；16、校准定位平面；20、机器人抓取装置；21、中转台；22、视觉相机；23、抓取机构；24、第二侧装夹具；30、机器人mig焊装置；31、第二正装夹具；32、机器人mig焊机构；33、外部轴变位机构。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1-5，一种适用于轻量化材料集搅拌摩擦焊与mig焊的系统，还包括搅拌摩擦焊铣通用装置10、机器人抓取装置20、机器人mig焊装置30。

搅拌摩擦焊铣通用装置10包括搅拌电主轴11、旋转芯轴、刀具、自动换刀机构13、第一正装夹具15、第一侧装夹具14、摩擦焊铣底座12及电控装置、校准定位平面16。电控装置位于摩擦焊铣底座12内部，搅拌电主轴11、第一正装夹具15、第一侧装夹具14安装在摩擦焊铣底座12上。

刀具通过液压力吸附安装在搅拌电主轴11上，通过驱动内部内部旋转芯轴带动刀具；优选地，搅拌电主轴11上设有进出油口，进出油口通过改变液压力可更换刀具。自动换刀机构13上安装有摩擦焊刀具和铣刀，搅拌电主轴11移动自动换刀机构13处更换摩擦焊刀具或铣刀。

优选地，参考图5自动换刀机构13包括若干不同的刀具、换刀底座131、刀具架132、卡簧、盖板133。刀具架132螺接于换刀底座131，盖板133螺接于换刀底座131，并覆盖部分刀具架132，防止灰尘等杂物附着在刀具架132的安装平面上。不同刀具上安装有通用刀柄134，刀具架132上设有与通用刀柄134外轮廓匹配的仿型面，通用刀柄134通过卡簧安装在刀具架132上，卡簧可拨动，便于更换刀具。通用刀柄134通过仿型面约束在刀具架132上，由卡簧夹紧固定；通用刀柄134放置和取出，需要机器人克服卡簧做功，其切向力需大于卡簧弹力方可活动。

第一正装夹具15的下端安装在摩擦焊铣底座12上，上方可夹持工件正面，进而使搅拌电主轴11对工件进行正面焊铣。优选地，第一正装夹具15包括气缸、安装板、散热压头、连接板、定位块。散热压头和气缸通过连接板螺接，气缸带动散热压头闭合用于压紧工件，连接板螺接于安装板，安装板螺接于摩擦焊铣底座12。优选地，定位块安装于安装板，定位块用于工件的导向和定位。第一侧装夹具14的下端安装在摩擦焊铣底座12上，第一侧装夹具14设有一夹持槽，工具位于夹持槽内夹持工件侧面，进而使搅拌电主轴11对工件进行侧面焊铣。

校准定位平面16对工件位置校准。操作人员通过离线编程软件仿真模拟系统运动轨迹生成可运行的程序，输入到重载型机器人及搅拌电主轴11，在校准定位平面16进行位置校对及调整。

机器人mig焊装置30包括mig焊基座、机器人mig焊机构32、第二正装夹具31、外部轴变位机构33。第二正装夹具31的结构与第一正装夹具15的结构相同，第二正装夹具31螺接于外部轴变位机构33，外部轴变位机构33转动安装于mig焊基座，通过外部电机驱动外部轴变位机构33旋转，以配合机器人mig焊机构32完成指定角度的偏移要求。优选地，机器人mig焊装置30内置焊缝跟踪系统，机器人mig焊装置30在焊缝跟踪系统的辅助下，实时扫描找出焊缝自适应调整焊接参数并焊接。

机器人抓取装置20包括抓取机构23、中转台21、视觉相机22、第二侧装夹具24。抓取机构23的设有气缸和吸盘，气缸驱动吸盘抓取工件。抓取机构23的运用受系统控制。机器人抓取装置20主要是起方便切换工件焊接正反面及中转搁置作用，工件在抓取机构23的抓取下以任意姿态放置于中转台21指定区域内，通过视觉相机22可实现无示教自动智能抓取。第二侧装夹具24方便切换工件的正反面，且在机器人mig焊装置30在焊接内壁挡块时起夹持作用，第二侧装夹具24的结构与第一侧装夹具14的结构相同。

本发明的工作流程如下：人工在第一正装夹具15处拼装并固定箱体零件板材(即工件)，待上料完成后可导入事先准备好的离线仿真模拟程序，运行系统。重载型机器人及搅拌电主轴11在校准定位平面16处空走，自动调整参数位置关系并精准定位。

首先，搅拌电主轴11在第一正装夹具15处完成箱体正面焊接；第一正装夹具15释放工件，抓取机构23抓取工件，放置第一侧装夹具14处，第一侧装夹具14夹紧工件，搅拌电主轴11完成箱体侧面单边焊接；夹具释放工件，抓取机构23抓取工件旋转180度，切换焊接侧面；放置第一侧装夹具14处，夹紧工件，搅拌电主轴11在完成箱体侧面单边焊接，并完成侧面全部焊接。

搅拌摩擦焊后，焊缝有飞边毛刺等需处理，机器人及搅拌电主轴11在自动换刀机构13更换铣刀，与此同时抓取机构23抓取工件放置第一正装夹具15处，待完成铣削加工。搅拌电主轴11在第一正装夹具15处完成箱体正面铣削；第一正装夹具15释放工件，抓取机构23抓取工件，放置第一侧装夹具14处，夹紧工件；搅拌电主轴11在第一正装夹具15处完成箱体侧面单边铣削；第一正装夹具15释放工件，抓取机构23抓取工件旋转180度，切换焊接侧面，放置第一侧装夹具14处，夹紧工件，搅拌电主轴11完成箱体侧面单边铣削，并完成侧面全部铣削。

铣削后，抓取机构23抓取工件放置于第二正装夹具31处，气缸夹紧工件，外部轴变位机构33正转90度，人工安装侧壁挂件并工装夹紧；机器人mig焊装置30在焊缝跟踪系统的辅助下，实时扫描找出焊缝并焊接；待侧壁单边完成后mig焊后，外部轴变位机构33反转180度，人工安装侧壁挂件并工装夹紧；机器人mig焊装置30在焊缝跟踪系统的辅助下，实时扫描找出焊缝并完成另一侧焊接。

待挂件完成mig焊后，抓取机构23抓取工件放置于第二侧装夹具24处，松开吸盘，抓取机构23调转方向，从工件反面抓取工件放置于中转台21指定区域内，人工安装内壁挡块并固定；抓取机构23抓取工件放置于第二侧装夹具24处；机器人mig焊装置30在焊缝跟踪系统的辅助下，实时扫描找出焊缝并内壁挡块焊接。至此，某箱体零件的焊接工装全部完成。

本发明系统集成了搅拌摩擦焊和mig焊技术，充分发挥搅拌摩擦焊技术的焊接无飞溅、焊接变形小的优点以及mig焊技术的焊缝质量高、易于自动化等优点；且搅拌摩擦焊铣通用装置10通过自动换刀机构13换刀后，可对工件进行焊、铣，处理了工件边缘的飞边、毛刺等；同时通过先进的焊缝跟踪系统辅助mig焊实现自动化焊接，以及机器人视觉智能抓取工件，实现搅拌摩擦焊和mig焊的自动切换，整个过程可预先通过离线编程技术无实物仿真模拟，直接输出程序控制系统完成整个焊接过程；整个过程杜绝了焊接过程产生的烟尘和辐射，利于环保，易于实现自动化，提高了生产效率，降低了人工成本等。

以上，所有的实施方式仅为本发明的优选实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。