汽车车身焊接的智能化与自动化

汽车车身焊接的智能化与自动化

郜会洲杨波

长城汽车股份有限公司天津市300457

摘要：机器人的应用，缩短产品更新换代的准备周期，减少了设备的投资，减小了劳动强度。同时又提升企业的产品质量，使企业的整体实力和竞争力得到提高。机器人的应用，实现了焊接质量的稳定和提高，保证均一性。机器人技术的应用，有力地推动了世界汽车工业智能化水平的进步，推动了中国汽车工业的跃变。未来机器人必将智能化、微型化，应用于社会的各个领域，促进科技向前发展。

关键词：汽车车身；焊接技术；智能及自动化

前言：

车身焊接工艺可对汽车整体的质量产生极大的影响，所以应注意在完善焊接工艺设计的基础上对车身焊接方法进行优化。此外，由于汽车车身焊接工艺的设计受到多种因素的影响，如投资限制、精度要求、工艺水平及用户观念等，所以在选择与设计焊接工艺时也应全面考虑多种因素，以保证车身焊接质量与设计要求相符。

1焊接工艺的设计要素

为了顺利开展焊接工艺设计工作，必须具备以下要素：（1）车身数模。数模是提供车身零部件位置关系及结构尺寸等设计参数的基本资料，同时利用车身数模还能够制作各类剖面图及轴测图。（2）车身各个零部件的具体明细表，如标准件数量、规格，冲压件编号及名称等。此外，样车、样件及全套图纸也是工艺设计中不可缺少的要素。样车指的是车身分总成、各大总成及整车总成等，样件则主要指冲压件。以上三种要素是保证工艺设计具备合理性的前提，因此必须加以重视。

2焊接技术在汽车生产中的应用

在汽车的生产过程中，人们运用电阻焊接的方法，这种方法运用电学、传热学和冶金学等多门学科，因此，要想使焊接质量提高，就必须对电学的相关因素进行控制。电阻焊接工艺是在制定参数的基础上实现的，现在随着计算机技术的高速发展，实现了数值模拟技术，计算机实现了对数据的筛选工作，人们在车间就不用再花费大量的时间来筛选数据，节约了大量的人力、物力和财力，提高了汽车制造商的经济效益。尤其是在近几年来汽车制造业的蓬勃发展，在汽车车身的薄板结构的装配过程中，使用电阻焊接的方法，采用铝合金等新的复合材料，增强了焊接的性能。

3机器人的结构组成与分类

机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程智能化设备。机器人具有能自动控制、可重复离线编程、具有多功能、多自由度的结构特点，通常由4大部分组成，即执行机构、驱动系统、控制系统和智能系统。

机器人的执行机构，主要由机械传动系统和末端执行器组成，包括手部、腕部、腰部和基座等。机器人的控制系统包括：控制电脑和伺服控制器。机器人的驱动动力主要有：电动驱动、液压驱动、气动驱动等。

机器人的驱动―――传动系统，是将能源传送到执行机构的装置。其中，驱动器有电机(直流伺服电机、交流伺服电机和步进电机)、气动和液动装置;而传动机构，最常用的有谐波减速器、滚珠丝杠、链、带及齿轮等传动系统，用于把驱动器产生的动力传递到机器人的各个关节和动作部位，实现机器人平稳运动。机器人的控制系统是由控制计算机及相应的控制软件和伺服控制器组成，是机器人的指挥系统，对其执行机构发出如何动作的命令。

机器人智能系统由两部分组成：感知系统和分析－决策智能系统。感知系统主要靠具有感知不同信息的传感器构成，属于硬件部分，是机器人的感觉器官，机器人工作时，电脑根据传感器获得的信息控制机器人动作。它主要分为内部传感器和外部传感器两大类。

4机器人是汽车焊接线现代化重要标志

汽车焊接最主要的是车身的焊接。在汽车制造公司车身的主要焊接方法为弧焊、点焊、二氧化碳保护焊等。随着社会的发展，人民生活水平的提高，用户个性化需求的日益强烈，对汽车的安全性、美观性与舒适性的要求越来越高，同时汽车制造企业为了追求更大的经济效益，对焊接精度、焊接质量和焊接速度等的要求越来越高，因此建立一条现代化的生产流水线就显得非常重要。而焊接机器人的应用促进了现代化流水线的建立。

现代化的焊接流水线主要是满足多车型、多批次的市场需求，提高车身车间生产能力的柔性和弹性。因此现代焊接线必须具有柔性。那么如何才能使焊接线具有柔性呢？普通的焊接线是刚性的，主要由焊接夹具、悬挂点焊机、弧焊机和多点焊机等组成。这种焊接线一般只能焊接一种车型的车身，那么为了满足市场多元化的需求，就需要重新建立焊接流水线。这对企业来说是非常不利的，企业是追求利润为目的的，并且重新建立流水线造成了财力、人力、物力的浪费。于是建立柔性化焊接生产线摆在了企业面前。机器人的出现与应用满足了汽车企业的现代化的需求，实现了焊接生产线的柔性化。那么在车身焊接线上应用的机器人主要有几种：点焊机器人、弧焊机器人和激光焊机器人。这些机器人的应用，使焊接实现了机器人代替工人工作。

点焊机器人：主要进行的是点焊作业，在点与点之间移位时速度比较快，从而减少了移位的时间，通过平稳的动作、长时间的重复工作和准确的定位，取代了笨重、单调、重复的体力劳动，更好地保证了焊点质量，使工作效率得到了很大的提高。它是柔性自动生产系统的重要组成部分，增强了企业应变能力。

5机器人在汽车焊接线中的重要应用

汽车工业的飞速发展，加剧了产业间的激烈竞争。特别是对于汽车企业来说，谁先抢占先机，谁就能在竞争中获胜。获胜的关键是生产效率的提高，是科技的创新。特别是机器人的应用，使生产线实现了柔性化、自动化。机器人在焊接线上的应用，可以使各种车型能够进行混线生产，节约了投资成本，在更换新车型时只需要更改焊接机器人运动轨迹的程序，同时可以进行离线编程，节省了时间。焊接机器人不仅使焊接生产线实现了智能化，还极大的提高了焊接线的产品质量和工作效率，减轻了工人的劳动强度，使工作环境得到了改善，并且能替代人完成一些人不能操作的作业任务。特别是最近几年大众汽车实现了焊接技术的飞跃。

结语：

激光焊接的车身，使大众在众多的汽车生产企业里成为科技引领者，成了汽车业里的强者。纵观大众能够成功的途径，主要是采用了激光机器人代替人工劳动，将各种光学、机械、电子科学技术与焊接技术有机结合，实现焊接的智能化、精确化和柔性化，从而使焊接质量与生产效率得到提高。

参考文献：

[1]文广南.浅议汽车焊接夹具的设计制作[J].焊接技术，1996（4）.

[2]王立东.基于Christofides算法的白车身焊接机器人路径优化[J].河西学院学报.2011(02)