[发明专利]一种激光焊接夹具的设计方法

说明书

本发明公开一种激光焊接夹具的设计方法，包括步骤：基于运动学分析建立激光焊接设备每个工位机构的运动学分析模型；根据所述每个工位机构的运动学分析模型建立整套激光焊接设备运动学分析模型；分析根据所述整套激光焊接设备运动学分析模型的所有工位机构的动态运动过程，得到对应工位机构的动态运动过程分析结果；根据所述动态运动过程的分析结果，判断各工位中设计的夹具在整个工艺流程中是否满足可达性、干涉和节拍时间的设计要求；若满足设计要求，确定当前设计的夹具为最终设计方案并输出。本发明能优化激光焊接设备夹具，并对整套激光焊接设备的布局和工艺流程进行全局把控，提高夹具设计的合理性，保证整机的加工性能。

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，具体涉及一种激光焊接夹具的设计方法。

背景技术

随着激光焊接工艺应用的日益深入，激光焊接设备已逐渐由结构形式单一的激光焊接机床逐渐发展成为包含多种运动机构(如机床、变位机、移动轴、机器人等)联动的复杂系统，其规模可以达到流水线甚至工厂级别。在激光焊接设备中存在大量的夹具装置，因此对夹具的设计提出了更高的要求。在以往单一的焊接机床中，被加工工件和焊缝的形式较为简单、工件相对机床不运动或者简单运动，因此夹具设计相对容易，传统的设计方法即可以满足设计要求。然而在现今复杂的焊接设备中，实施激光焊接工艺的通常是配有激光头的机床或机器人。由于工艺需要，工件和夹具在初始阶段可能分开放置，并分别放置或固联在运动机构上(如变位机、机器人)；运动机构则负责运输夹具或者工件；夹具用于夹紧工件。以上各个工位机构相互配合联动，在指定的时间将工件夹紧并放置于指定的位置上即可开始进行激光焊接加工。一次激光焊接工艺完成后，所有机构周而复始形成流水线激光焊接加工。

在复杂的激光加工设备中，夹具通常具有以下特点：(1)被加工零件形状复杂、数量多，因此夹具的数量多，形式复杂，又导致夹具之间的间隙狭小，激光加工时激光头的可操作空间小；(2)运动机构多，夹具、工件的空间位置经常在变化，激光焊接的可达性和机构相互干涉的情况难以评估。可见，设计工程师在夹具设计时需综合考虑以上各方面因素，采用传统的设计方式难以满足要求和效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供了一种激光焊接夹具的设计方法，旨在解决现有技术中的运动机构多，夹具、工件的空间位置经常在变化，激光焊接的可达性和机构相互干涉的情况难以评估的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种激光焊接夹具的设计方法，包括步骤：

基于运动学分析建立激光焊接设备每个工位机构的运动学分析模型；

根据所述每个工位机构的运动学分析模型建立整套激光焊接设备运动学分析模型；

分析根据所述整套激光焊接设备运动学分析模型的所有工位机构的动态运动过程,得到对应工位机构的动态运动过程分析结果；

根据所述动态运动过程的分析结果，判断各工位中设计的夹具在整个工艺流程中的是否满足可达性、干涉和节拍时间的设计要求；

若满足设计要求，确定当前设计的夹具为最终设计方案并输出。

优选的，所述基于运动学分析建立激光焊接设备每个工位机构的运动学分析模型的步骤包括：

从3D设计中分别导入每个工位机构的模型，其中包含夹具模型；

基于导入的每个工位机构的模型建立所述每个工位机构的运动学分析模型，每个运动学分析模型中至少包含一个运动副。

优选的，所述根据所述每个工位机构的运动学分析模型建立整套激光焊接设备运动学分析模型的步骤包括；

将每个工位机构的运动学分析模型按照3D模型进行布局，整合成整套设备机构的运动学分析模型；