汽车白车身焊接质量控制措施

汽车白车身焊接质量控制措施

朱庆松,范西平,何洋,陶定祥

合众新能源汽车有限公司 浙江 桐乡 314500

摘要：工业机器人在一个国家制造业的普及率，反映了一个国家制造业水平的高低。我国虽然是一个制造业大国，但我国的制造业主要还是靠人力进行产品的制造，工业机器人的普及率不如西方国家，因此我国只能被称为制造业大国，不能被称为制造业强国。工业机器人的使用可以提升制造业的产品质量和生产效率，对于提升一个国家制造业的水平有着至关重要的作用。如今我国正在进行产业升级，正在向着制造业强国迈进，因此在未来的几年里工业机器人将会成为我国制造业内的热点话题。本文将对工业机器人的应用与发展进行一定程度上的探讨。

关键词：焊接机器人；自动焊工艺；智能控制

引言

电阻点焊是汽车白车身常用的一种连接方式。它通过加热等方式，使2种或多种材料的原子、分子之间实现结合和扩散，进而达到连接在一起的效果。使焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。电阻点焊主要由预压、焊接、维持和休止4个阶段，与其他焊接方式相比，电阻点焊是一种高速、经济的连接方法。

1焊接工艺国内研究状况

我国对机器人焊接工艺的研究相比发达国家来说起步较晚，地域差异性较大，存在工艺落后、依赖人工才能完成设备加工的现象。近年来，我国对于机器人焊接工艺研究与开发的同时，对于弧焊电源、仿真技术以及智能控制等也不断投入大量的研究，并不断进行创新，部分产品已接近国际先进水平。目前国内焊接工艺主要分为四种，分别为电弧焊焊接工艺、氩弧焊焊接工艺、激光焊焊接工艺、气体保护焊焊接工艺。通过运用机器人智能焊接，得到高质量的焊缝。通过人工神经网络，通过焊缝位姿的焊枪角度匹配工艺参数，提升零件的焊缝质量。

2车身柔性焊接工装设计原因

随着工业4.0的到来，车企的生产线发生变化：手工焊装线向机器人自动生产线的转变进而要求柔性生产。传统的手工焊装线分布在低节拍的生产线和分拼工位上。主要由钢结构、水电气、焊机、焊钳、夹具、涂胶系统、螺柱焊系统、工位间转运及辅助踏台等组成。每个工位都需要定位单元，数量庞大。并且随着车型增多，夹具数量巨大，需要有存放场地及仓库。自动化线采用机器人，伺服焊钳，定位工装，输送设备，自动控制等设备组成。

3车身弧焊焊接工艺缺点

焊接机器人虽然解放了焊接工人的双手，提高了生产效率。但是目前还无法做到柔性焊接，汽车主机厂焊接机器人还需依靠专业的工程师编程，普通车间工人无法完成机器人焊接编程。面临焊接结构和材料及工艺方法的多样性、焊接生产环境的复杂性和时变性、以及先进制造领域不断提出的高标准新要求等诸多挑战，现有的焊接系统难以应对，大量重要的焊接作业尚无法真正实现柔性焊接。因为焊接过程的路径规划样式多种多样，选用时要根据接头形式、间隙、焊缝的空间位置等方面确定需要的焊接样式，对于普通用户来说，难以具备相应的焊接知识。最根本的原因是焊道自动识别及跟踪控制不精确，仿真环境到实际环境的迁徙算法不精准。

4汽车车身CO2智能焊接机器人的应用

4.1自动化焊接专机

在机械制造中，机械产品的加工生产不仅有严格的工艺流程，更需要大规模、大批量的生产才能满足产品生产的数量要求，这需要生产设备在保证生产精密度的前提下不间断作业，而为了提高产品的生产效率以及生产质量，企业一般会采用自动化焊接专机来辅助产品生产。在产品加工工艺流程中，自动化焊接技术的精准度高、精密性好，技术人员只需要设定好相关数值以及设备参数即可辅助产品生产，因此自动化焊接技术是机械制造中的重要应用之一。而随着自动化焊接技术与其他技术的融合发展，自动化焊接专机也从原本单一的辅助焊接转变为增加传感器、电子电路等精密仪器设备，令其能够自动化跟踪并监控产品加工工艺在焊接流程的误差以及精密度的重要机械设备。随着机械产品的数量、种类不断扩大，自动化焊接专机也拥有了更多的应用空间，例如，当前自动化焊接专机不仅能够跟踪、控制产品焊接过程，更能够结合产品的加工工艺对焊接专机进行调整，与自动焊接、旋转机械相结合，提高产品焊接的质量以及整体效果、生产效率。

4.2物料搬运机器人

物料搬运机器人基于单片机的控制，可以进行物料的搬运和配送。我国的绝大多数企业都有它的身影。物料搬运机器人主要分为多关节型，硬臂式助力型和T型助力型。多关节型的运动惯性小，灵活性高，工作范围广，可以绕过障碍物抓取物料，并且有着较高的抓取精度，但是搬运物料的重量较小；硬臂式助力型，用于大重量，大范围且有扭矩产生的物料搬运中；T型助力型适用于操作空间较小的场合，设置有安全系统，有着较好的安全性。

4.3焊接机器人工位布置

根据经验机器人工位布置遵循以下几条：（1）根据机器人6关节活动范围及可达性，若机器人相互工作区域没有共同区域，即工作期间不到达共同的空间，则以机器人活动可达范围区分，将另外的机器人布置在可达范围以外；（2）若机器人之间有交互区域，机器人相互间的距离不得小于1500mm，此时需要对机器人设置干涉区；（3）若机器人工位与人工工位相邻，则必须有安全隔离护栏，以提高安全性，机器人与围栏的距离在机器人工作轨迹最接近围栏的地方不得小于200mm。（4）机器人的站位不宜过高，根据车身厂房评估，不能与厂房上方设备干涉，且要人员可达便于维护；（5）控制柜要就近布置在机器人附近的围栏外，便于机器人调试方便及减少机器人的通讯线长度。

5工业机器人的发展趋势

工业机器人将会向着更加智能化的方向发展，未来的工业机器人将会利用精密传感技术，计算机技术和物联网技术，实现高水平的人机交互；利用应大数据技术实现工业机器人之间的数据交互；利用人工智能技术实现工业机器人的自我学习，自我完善功能。未来工业机器人将会拥有更高的生产效率和生产水平。工业机器人将会向着更加绿色化的方向发展，现在，全世界都在倡导绿色环保，绿色环保在未来的很长一段时间里将会是世界的主旋律。未来工业机器人的生产材料将会在保证使用性的前提下更加注重绿色化，尽量避免对环境的污染。未来的工业机器人在工作时也会产生比现在工业机器人更少的环境污染。工业机器人将会向着更进一步模仿人类的方向发展，工业机器人的出现就是为了代替人类劳动。为了代替人类进行更多的劳动，未来的工业机器人将会越来越像人类。未来可能会出现像人手一样精密的机械手，目前日本的研究机构已经研制出了可以拿起一片薯片的机械手，相信在不久的将来一定会出现像人手一样精密的机械手。

结束语

本文以汽车白车身的点焊应用为例，介绍了FANUC机器人的自动点焊程序、自动修磨换帽程序以及后台的优化程序，验证了其生产稳定性，主要针对实际生产中的炸枪缺陷进行了优化改进，验证连续运行焊点正常，质量检测正常。利用鱼骨图分析虚焊产生的原因，最终找到产生虚焊的主要因素，并进行修正，连续生产质量正常。

参考文献

[1]王亮亮,刘鹏,吴超,徐梁.设备开动率及设备综合可动率的研究[J].北京汽车,20202):20-21.

[2]尹访贤.流程工业智能工厂控制策略研究[D].北京:北方工业大学,2020.

[3]李炜,张婧瑜.多模型传感器故障软闭环容错控制研究[J].计算机应用研究,2020(2):447-450.

[4]邓永刚.工业机器人重复定位精度与不确定度研究[D].天津:天津大学,2020.

[5]宋显中.我国焊接工艺的现状及其发展[J].科技视界，2020（14）：95.