《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》涉及一种激光搭接焊接夹具，属于机械工装夹具技术领域，更具体地说是一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具。

车身激光焊接主要用于汽车车身框架结构的焊接，例如行李箱盖的焊接，传统电阻点焊已经逐渐被激光焊接所代替。采用激光焊接技术可以提高产品设计的灵活性，降低制造成本，减小板件之间的搭接面，既降低了板材使用量，同时可提高车身的连接强度。在对汽车行李箱盖进行激光焊接时，不同的夹具定位夹紧方式对白车身行李箱盖的激光搭接焊接质量影响很大，为了保证焊缝的平整度和连接强度，必须对板件和板件搭接区域进行定位夹紧，截至2015年12月7日技术中相关技术还没有公开报导。

图1a为《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》中行李箱盖结构示意图；

图1b为图1a为行李箱盖激光焊接区域剖面图；

图2为行李箱盖激光搭接焊接区域板件夹紧剖面图；

图3为《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》中上压臂机构和下压臂机构运动轨迹示意图；

图4为《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》夹具整体结构整体示意图；

图5为《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》夹具整体结构另一视角示意图；

图6为《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》中上压臂机构和下压臂机构整体结构示意图；

图7a为《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》中下支撑件与第一上压头张开状态示意图；

图7b为《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》中下支撑件与第一上压头闭合夹紧状态示意图；

图8为《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》中上压臂机构和下压臂机构结构示意图；

图9为《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》中上压臂机构和下压臂机构组成与动作原理机械简图；

图中标号：1基板，2支架，3侧部夹件，4导向架，5上压臂机构，6下压臂机构，7侧盖板，8上盖板，9竖向支撑块，10上压臂气缸，11上压曲柄，12上压连杆，13上压摇杆，14上压臂，15下支撑件，15a顶部构件，15b侧部构件，16第一上压头，17第一上压头驱动气缸，18下压臂气缸，19支撑挡板，20下压连杆，21定位销，22下压臂，23第二上压头，24中部夹件，25a上限位块，25b下限位块，1a第一铰接点，2a第二铰接点，3a第三铰接点，4a第四铰接点，5a第五铰接点，6a第六铰接点。

2018年12月20日，《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》获得第二十届中国专利优秀奖。

如图1a和图1b所示，该实施例中的行李箱盖是由上盖板8和侧盖板7形成搭接，上盖板8为水平板，侧盖板7为竖向板，侧盖板7的顶边弯折呈水平搭边并搭接在上盖板8的边缘上，形成搭接焊接区。

如图2所示和图3所示，该实施例中白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具处在焊接位P上的结构形式是：

下支撑件15中的顶部构件15a支撑在上盖板8的底部，下支撑件15中的侧部构件15b支撑在侧盖板7的内侧；第一上压头16抵压在上盖板8上，与顶部构件15a以相对张合的形式形成对上盖板8的夹持。

竖向支撑块9支撑在侧盖板7的外侧，与侧部构件15b形成对侧盖板7的夹持；第二上压头23抵压在侧盖板7的水平搭接边上，与顶部构件15a形成对搭接区的夹持。

在焊接位P上，第一上压头16与第二上压头23之间沿焊缝保持有间隔区域，间隔区域即为搭接焊接区；间隔区域是以焊缝为中心向焊缝两边延伸。

如图3所示，该实施例中下支撑件15与第一上压头16为可同步移动构件，第二上压头23为独立可移动构件，竖向支撑块9为处在焊接位P上的固定构件。

设置下支撑件15与第一上压头16的同步移动轨迹是自起点A到焊接位P的一段下凹弧线段，下凹弧线段中的最低点低于焊接位P的高度，起点A位于焊接位P的左上方。

设置第二上压头23的移动轨迹是自起点B到焊接位P的一段上拱弧线段，上拱弧线段中的最高点高于焊接位P的高度，起点B位于焊接位P的右下方。

图3所示利用点x、x1、x2、x3、x4和Y示意出了上压臂机构和下压臂机构不同时刻的运动状态，其中x为打开状态，Y为夹紧状态，Y所在位置即为焊接位P；下支撑件15与第一上压头16的运动轨迹为曲线m，第二上压头23的运动轨迹为曲线n。

如图4、图5和图6所示，该实施例中夹具机架是在基板1的两侧分别设置支架2。并且，设置下支撑件15与第一上压头16的同步移动动作机构为：以支架2为支撑设置上压臂机构5，上压臂机构5包括在支架2的两侧对称设置由气缸驱动、经曲柄摇杆机构传动的上压臂四连杆机构，上压臂14的两端分别固定连接在对应一侧上压臂四连杆机构中的上压连杆12的中部；下支撑件15与第一上压头16共同设置在上压臂14上，并随上压臂14实现移动。设置第二上压头23的移动动作机构为：以支架2为支撑设置下压臂机构6，下压臂机构6包括在支架2的两侧对称设置由气缸驱动、经曲柄摇杆机构传动的下压臂四连杆机构，下压臂22的两端分别固定连接在对应一侧下压臂四连杆机构中的下压连杆20的中部；第二上压头23固定设置在下压臂22上，并随下压臂22实现移动。

如图6和图8所示，该实施例中，上压臂机构5中由气缸驱动、经曲柄摇杆机构传动的上压臂四连杆机构设置为：在支架2上铰接上压曲柄11，形成第二铰接点2a，上压曲柄11由上压臂气缸10驱动，上压臂气缸10的活塞杆端与上压曲柄11铰接，形成第三铰接点3a，上压臂气缸座铰接在基板1上，形成第一铰接点1a，上压连杆12的一端与上压曲柄11铰接形成第四铰接点4a，上压连杆12的另一端与上压摇杆13的一端铰接，形成第五铰接点5a，上压摇杆13的另一端铰接在支架2上，形成第六铰接点6a；下压臂机构6中由气缸驱动、经曲柄摇杆机构传动的下压臂四连杆机构与上压臂四连杆机构具有相同的结构形式。

图7a和图7b分别示出了下支撑件15与第一上压头16的开口与闭合状态，第一上压头驱动气缸17用于驱动第一上压头16与下支撑件15对上盖板8实施夹持，在下支撑件15上支撑面上设置有定位销。

针对该实施例中的结构形式，人工上下件、板件定位与夹紧以及机器人焊接按如下过程进行：

第一上压头16处于如7a所示的打开状态，人工首先放置上盖板8于下支撑件15上，第一上压头驱动气缸17驱动第一上压头16动作，并与下支撑件15共同夹紧上盖板8，上盖板8因此得到定位夹紧。

然后由人工将侧盖板7放置在设置于基板1上的竖向支撑块9和支撑挡板19上，导向架4在放置过程中起导向作用，在侧盖板7被放置到位后，定位销21由气缸驱动伸出，并在侧部夹件3和中部夹件24中的气缸动作下夹紧定位侧盖板7，完成人工上件。

人工上件完成后，如图9所示，上压臂机构5中的上压臂气缸10通过第三铰接点3a驱动上压曲柄11绕第二铰接点2a旋转，上压曲柄11通过第四铰接点4a带动上压连杆12运动，固连在上压连杆12上的上压臂14随上压连杆12一起运动，由于上压连杆12的运动轨迹为曲线，设置在上压臂14上的下支撑件15与第一上压头16的运动轨迹同样也为曲线，其运动轨迹为图3所示的曲线m，其中x、x1、x2、x3、x4、Y为不同时刻下的运动状态，下支撑件15与第一上压头16首先向下运动再向上运动，既保证上盖板8与侧盖板7相贴合，又避免了在运动过程上盖板8与侧盖板7在搭接位置处的干涉问题；上压臂气缸10由设置在支架2上的上限位块25a进行限位；下压臂机构6中的下压臂气缸18通过驱动曲柄绕铰接点做旋转运动，并带动下压连杆20运动，固连在下压连杆20上的下压臂22随同下压连杆20一起运动，其运动轨迹为图3所示的曲线n，其中x、x1、x2、x3、x4、y为不同时刻下的运动状态，第二上压头23向上运动至最高点后向下运动对侧盖板7进行定位压紧，其运动过程中可以避免与竖向支撑块9和支撑挡板19的干涉，下压臂气缸18由设置在支架2上的下限位块25b进行限位。该实施例实施例中上压臂14和下压臂22实现两个方向上的运动，夹具结构得以简化。

在侧盖板7与上盖板8合拢到位，并且在搭接焊接区域被定位夹紧后，由机器人进行激光焊接，焊接工作完成后，上压臂气缸10和下压臂气缸18缩回，夹具打开，人工取出焊接后的总成行李箱盖板件，进入下个焊接工作循环。该实施例中的上压臂四连杆机构和下压臂四连杆机构分别为左右对称结构，使上压臂机构5和下压臂机构6的运动平稳可靠，定位精度高，保证了焊接质量。

一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具专利目的

《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》提供一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具，以保证焊缝的平整度和连接强度，提高行李箱盖的激光搭接焊接质量。

一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具技术方案

《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具，其行李箱盖是由上盖板和侧盖板形成搭接，其上盖板为水平板，其侧盖板为竖向板，所述侧盖板的顶边弯折呈水平搭边并搭接在所述上盖板的边缘上，形成搭接焊接区；

《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》的结构特点是：机器人激光搭接焊接夹具处在焊接位P上的结构形式是：

下支撑件中的顶部构件支撑在上盖板的底部，下支撑件中的侧部构件支撑在侧盖板的内侧；第一上压头抵压在所述上盖板上，与所述顶部构件以相对张合的形式形成对上盖板的夹持。

竖向支撑块支撑在侧盖板的外侧，与所述侧部构件形成对所述侧盖板的夹持；第二上压头抵压在所述侧盖板的水平搭接边上，与所述顶部构件形成对所述搭接区的夹持。

在所述焊接位P上，第一上压头与第二上压头之间沿焊缝保持有间隔区域，所述间隔区域即为搭接焊接区；所述间隔区域是以焊缝为中心向焊缝两边延伸。

《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具的结构特点也在于：所述下支撑件与第一上压头为可同步移动构件，所述第二上压头为独立可移动构件，所述竖向支撑块为处在焊接位P上的固定构件。

设置所述下支撑件与第一上压头的同步移动轨迹是自起点A到焊接位P的一段下凹弧线段，所述下凹弧线段中的最低点低于焊接位P的高度，所述起点A位于焊接位P的左上方。

设置所述第二上压头的移动轨迹是自起点B到焊接位P的一段上拱弧线段，所述上拱弧线段中的最高点高于焊接位P的高度，所述起点B位于焊接位P的右下方。

《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具的结构特点还在于：设置夹具机架是在基板的两侧分别设置支架。

设置下支撑件与第一上压头的同步移动动作机构为：以所述支架为支撑设置上压臂机构，所述上压臂机构包括在支架的两侧对称设置由气缸驱动、经曲柄摇杆机构传动的上压臂四连杆机构，上压臂的两端分别固定连接在对应一侧上压臂四连杆机构中的上压连杆的中部；所述下支撑件与第一上压头共同设置在所述上压臂上，并随所述上压臂实现移动。

设置第二上压头的移动动作机构为：以所述支架为支撑设置下压臂机构，所述下压臂机构包括在支架的两侧对称设置由气缸驱动、经曲柄摇杆机构传动的下压臂四连杆机构，下压臂的两端分别固定连接在对应一侧下压臂四连杆机构中的下压连杆的中部；所述第二上压头固定设置在所述下压臂上，并随所述下压臂实现移动。

《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具的结构特点还在于：所述上压臂机构中由气缸驱动、经曲柄摇杆机构传动的上压臂四连杆机构设置为：在支架上铰接上压曲柄，形成第二铰接点，所述上压曲柄由气缸驱动，气缸的活塞杆端与上压曲柄铰接，形成第三铰接点，气缸座铰接在基板上，形成第一铰接点，所述上压连杆的一端与上压曲柄铰接形成第四铰接点，上压连杆的另一端与上压摇杆的一端铰接，形成第五铰接点，所述上压摇杆的另一端铰接在所述支架上，形成第六铰接点；所述下压臂机构中由气缸驱动、经曲柄摇杆机构传动的下压臂四连杆机构与所述上压臂四连杆机构具有相同的结构形式。

一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具有益效果

1、《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》中机器人激光搭接焊接夹具处在焊接位P上的结构形式牢固且稳定，以保证焊缝的平整度和连接强度，提高行李箱盖的激光搭接焊接质量；

2、《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》中作为搭接焊接区的间隔区域是以焊缝为中心向焊缝两边延伸，避免了板件压头与激光器之间的干涉，板件被可靠定位，搭接焊接区板件之间零间隙，保证了焊接质量；

3、《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》合理设置夹具中各构件的移动轨迹，同时实现了两个方向上的运动，有效避免了夹紧过程中的板件之间干涉；

4、《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》运用对称结构保证了两侧曲柄摇杆机构的运动更加平稳可靠，定位精度更高，以此保证焊接质量。

5、《一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具》上件过程操作方便，符合人机工程原理。

1.一种白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具，所述行李箱盖是由上盖板（8）和侧盖板（7）形成搭接，所述上盖板（8）为水平板，所述侧盖板（7）为竖向板，所述侧盖板（7）的顶边弯折呈水平搭边并搭接在所述上盖板（8）的边缘上，形成搭接焊接区；其特征是所述机器人激光搭接焊接夹具处在焊接位P上的结构形式是：下支撑件（15）中的顶部构件（15a）支撑在上盖板（8）的底部，下支撑件（15）中的侧部构件（15b）支撑在侧盖板（7）的内侧；第一上压头（16）抵压在所述上盖板（8）上，与所述顶部构件（15a）以相对张合的形式形成对上盖板（8）的夹持；竖向支撑块（9）支撑在侧盖板（7）的外侧，与所述侧部构件（15b）形成对所述侧盖板（7）的夹持；第二上压头（23）抵压在所述侧盖板（7）的水平搭接边上，与所述顶部构件（15a）形成对所述搭接区的夹持；在所述焊接位P上，第一上压头（16）与第二上压头（23）之间沿焊缝保持有间隔区域，所述间隔区域即为搭接焊接区；所述间隔区域是以焊缝为中心向焊缝两边延伸。

2.根据权利要求1所述的白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具，其特征是：所述下支撑件（15）与第一上压头（16）为可同步移动构件，所述第二上压头（23）为独立可移动构件，所述竖向支撑块（9）为处在焊接位P上的固定构件；设置所述下支撑件（15）与第一上压头（16）的同步移动轨迹是自起点A到焊接位P的一段下凹弧线段，所述下凹弧线段中的最低点低于焊接位P的高度，所述起点A位于焊接位P的左上方；设置所述第二上压头（23）的移动轨迹是自起点B到焊接位P的一段上拱弧线段，所述上拱弧线段中的最高点高于焊接位P的高度，所述起点B位于焊接位P的右下方。

3.根据权利要求2所述的白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具，其特征是：设置夹具机架是在基板（1）的两侧分别设置支架（2）；设置下支撑件（15）与第一上压头（16）的同步移动动作机构为：以所述支架（2）为支撑设置上压臂机构（5），所述上压臂机构（5）包括在支架（2）的两侧对称设置由气缸驱动、经曲柄摇杆机构传动的上压臂四连杆机构，上压臂（14）的两端分别固定连接在对应一侧上压臂四连杆机构中的上压连杆（12）的中部；所述下支撑件（15）与第一上压头（16）共同设置在所述上压臂（14）上，并随所述上压臂（14）实现移动；设置第二上压头（23）的移动动作机构为：以所述支架（2）为支撑设置下压臂机构（6），所述下压臂机构（6）包括在支架（2）的两侧对称设置由气缸驱动、经曲柄摇杆机构传动的下压臂四连杆机构，下压臂（22）的两端分别固定连接在对应一侧下压臂四连杆机构中的下压连杆（20）的中部；所述第二上压头（23）固定设置在所述下压臂（22）上，并随所述下压臂（22）实现移动。

4.根据权利要求3所述的白车身行李箱盖机器人激光搭接焊接夹具，其特征是：所述上压臂机构（5）中由气缸驱动、经曲柄摇杆机构传动的上压臂四连杆机构设置为：在支架（2）上铰接上压曲柄（11），形成第二铰接点（2a），所述上压曲柄（11）由气缸（10）驱动，气缸（10）的活塞杆端与上压曲柄（11）铰接，形成第三铰接点（3a），气缸座铰接在基板（1）上，形成第一铰接点（1a），所述上压连杆（12）的一端与上压曲柄（11）铰接形成第四铰接点（4a），上压连杆（12）的另一端与上压摇杆（13）的一端铰接，形成第五铰接点（5a），所述上压摇杆（13）的另一端铰接在所述支架（2）上，形成第六铰接点（6a）；所述下压臂机构（6）中由气缸驱动、经曲柄摇杆机构传动的下压臂四连杆机构与所述上压臂四连杆机构具有相同的结构形式。

激光焊接技术主要用于车身不等厚板的拼焊和车身焊接。激光焊接主要用于车身框架结构的焊接，例如顶盖与侧围的焊接。激光焊接运用于汽车，可以降低车身重量从而达到省油目的；提高车身的装配精度，使车身刚度提升30%，从而提高了车身安全性；降低汽车车身制造过程中的冲压和装配成本，减少车身零件的数目，提高车身一体化程度。从20世纪80年代开始，激光焊接技术开始运用于汽车车身制造领域，主要是应用于激光焊接车身。激光技术采用偏光镜反射激光产生的光束使其集中在聚焦装置中产生巨大能量的光束，使工件在瞬间熔化，从而实现焊接过程。

激光焊接在白车身制造中的应用主要有普通激光焊接、激光钎焊、激光远程焊接等。普通激光焊接工艺主要被用于车顶焊接，可以降噪和适应新的车身结构设计。激光钎焊与传统的MIG钎焊类似，其区别在于它采用激光源来熔化焊丝，填充焊缝，以形成焊接接头。远程激光焊接为非接触式焊接，采用专门的镜头将激光聚焦在1～2m远的焊接工件上，镜头由机器人驱动，通过机器人移动和激光聚焦点的变化，灵活地实现各个部位的焊接。