探讨工业机器人在汽车焊装领域中的应用

探讨工业机器人在汽车焊装领域中的应用

张天 明法政

奇瑞商用车（安徽）有限公司 安徽省芜湖市 241009

摘要：由于现代科技的高速发展，工业机器人在汽车制造领域的应用越来越广泛，为了更好地在汽车生产制造领域应用工业机器人技术，本文结合汽车焊装生产作业的一些实务，探讨了工业机器人在汽车焊装作业方面的应用问题，分析了使用工业机器人提升焊装作业质量效率，降低故障率的策略，希望可以通过本文的研究，为汽车制造企业更好地应用工业机器人技术提供支持与帮助。

关键词：工业机器人；汽车焊装；PLC；应用

汽车焊装属于汽车生产制造中的一个重要环节，因为焊装作业对技术和工艺有较高的要求，因而要做好质量控制十分困难，以往依据人工进行的焊装作业，受限于作业模式的局限性，很难保障焊装质量的稳定性，而通过引入工业机器人技术，对提升焊装作业质量，保障焊装作业效率都起到了十分积极的作用。而工业机器人技术在汽车焊装作业的应用上都具有怎样的优势？其原理如何，怎样做好技术应用才能充分发挥出工业机器人的最大作用？以下本文就结合汽车焊装作业的实务工作，就上述问题展开详细探讨和解析。

一、工业机器人在汽车焊装领域应用的优势

有关工业机器人应当怎样定义，不同的学术领域有不同的解释，我国工业制造业领域通常把工业机器人定义为工业生产活动中，通过使用智能化，自动化的机械装置，用来从事制造生产作业，替代人工的机械系统，工业机器人从构成上，主要可以将其归结为机械、传感部、控制等三大模块。这三大模块共同发挥作用，才能起到执行生产任务，完成生产作业流程的目的。汽车焊装属于汽车生产制造过程中十分重要的工艺环节，由于焊装作业中任何一项操作在工艺质量的控制上不到位，都有可能对整车质量造成影响，因而作好焊装作业的质量控制十分关键。而因为传统的人工作业模式受限于人员操作的局限性，很难保障每一项焊装作业都达到稳定的高质量，而通过与进入工业机器人技术，把焊装作业的各项操作参数，质量控制指标实施标准化设计，录入工业机器人的作业程序中，以程序实施作业过程中各项参数指标的精确控制，可以有效实现汽车焊装作业质量控制的有效性加强和稳定性提高。相对于以往依赖于人工的焊装作业模式，使用工业机器人进行汽车焊装作业，可以起到作业精度高，质量稳定，生产效率高的积极作用。同时因为工业机器人本质上属于机械装置，只要能源充足，维修维护保养到位，工业机器人支持连续不间断的高强度作业，中间无需休息，也不存在加班加点对作业人员造成的健康与生理上的负面影响。其还支持寒冷和高温等恶劣环境下的焊装作业，相对于人工作业，采用工业机器人技术，对提高焊接作业水平，改进焊装作业质量效率，提升汽车焊装作业跟其他环节的衔接性都可以起到十分积极的作用。将其应用到汽车焊装作业活动中，替代传统的人工模式，是实现企业生产制造综合效率提升，降低生产成本，提升质量控制稳定性的理想选择。

二、工业机器人整体需求

对于汽车的焊接作业而言，在作业过程中，通常要设置两台工业机器人，通过将其设定为相互配合的作业模式，能够有效实现在规定时间内高质量完成自动化的焊接作业任务。在具体的工业机器人技术应用方面，其整体需求是十分广泛的，以某汽车生产制造企业为例，在车身焊装上，要满足企业的生产需要，最少要配备两台工业机器人、四个焊接工作台，其中一个焊接台主要负责防撞杆焊装作业，另一个焊接台主要负责车身加强版焊接，而第三个焊接太主要处理防撞杆与铰链焊接，第四个焊接台则负责车体窗框部位的焊接作业。为了达到车辆生产质量控制的系统化要求，工业机器人技术在焊接环节的应用，要建立针对性的控制系统，而且控制系统要达到如下功能：首先是安全性要达到规定要求。因为工业机器人本质上属于大型机械，其在作业过程中，有可能因为工艺或操作问题而面临安全隐患，所以做好安全控制，防止发生事故，是维护作业安全，保障作业质量的必然要求；其次是稳定性。因为焊装作业跟其他环节具有生产上的衔接性，因而要依据汽车制造的流程要求，保障焊接作业具有良好的稳定性，跟其他各个环节形成有效衔接，这样才能保障整体的汽车生产作业质量，防止各个环节衔接上出现问题而导致流程效率受到负面影响。三是要达到一定的灵活性。因为工业机器要处理的对象并非是完全标准化的对象，现实中焊接部位，焊接要求很可能因为生产制造方面的偶然性因素而出现差异，因而工业机器人要能够有效识别各类工况，并根据现实需要做出相应地处理和反映，同时对于一些临时的作业要求，工业机器人也要支持对作业模式的调整改动，所以只有达到一定的灵活性，才能让工业机器人在焊接操作上更好地契合系统化的生产流程，保障焊接作业质量。

三、工业机器人在汽车焊装领域的具体应用

在汽车的焊装作业环节中，使用工业机器人技术主要可以替代人工焊装作业，防止焊接变形，通过使用工业机器人替代人工，可以采用精准的技术控制，而对焊接点位实施严格的质量管控。以下本文主要结合焊装作业领域中技术应用问题，就车身主拼工位点焊方面的工业机器人技术应用实施深入分析。

（一）电阻焊原理

汽车车身焊装通常使用的焊接措施有：点焊、电弧焊、MIG焊等。因为现代汽车生产制造领域，在车身上会使用很多镀锌、合金等金属板材，所以焊接作业上，需要实施特殊的工艺控制，一般使用双面点焊来达到焊接的工艺要求。在使用电阻焊方面，其作业原理大致可以概括为，对焊接部位通电，以金属产生的电阻热量融化焊接部位，从而实现以熔融金属实现焊接的工艺要求。因为焊接质量主要受焊点精确度、作业电流、焊接压力、时间等因素的影响，所以质量控制取决于多项指标的精准控制，任何一项指标控制上出现问题，都有可能导致焊接质量受到影响，所以要合理规划工业机器人焊装作业的各项工艺参数。

（二）工业机器人焊装的操作流程

焊接作业过程中，工业机器人的技术应用，主要将其设定为由工业机器人操作气动自动焊枪，按照汽车的结构特点，采用X 型焊枪。对焊枪电流使用无极均匀调节技术实施控制，以实现提升焊接可靠性，防止火花飞溅的目的。为防止变形，焊接作业时要以大电流进行快速焊接，以较快的焊接速度防止车身受热变形。在作业时，由自动传输设备，把车身传输到焊装平台，由工业机器人自动识别作业目标，并启动作业系统，机器人动臂自动让电极挤压工件而通电，进而由机器人补偿静臂运动距离，让静电极帽挤压工件，实现焊接回路的连接。当焊接电流接通后，电流快速通过目标部位，会以电阻产生高温，而使得目标部位板材发热而出现金融的瞬间熔融。在这一过程中，工业机器人对焊接压力和脉冲时间实施精准控制，以实现设定的程序，实施各项作业指标的达成。在做完以上焊接操作后，工业机器人的控制器会立即中断电流，把焊接压力维持到规定值点位，并让焊核冷却，实现焊接部位的固结，进而完成焊接任务，焊接任务完成后，工业机器人可以自动识别任务完成情况，并对动臂静臂进行复位，进入准备状态，等待下一次焊接任务。

四、结语

通过研究可以发现，在汽车焊装作业上，使用工业机器人可以有效保障作业质量，提升作业精度，改善作业稳定性，其可以在焊接作业上完全取代人工，而实现安全，高效完成焊接工作。

参考文献：

[1]蒋秋中.工业机器人在汽车焊装行业中的应用[J].华东科技：学术版,2016(6):1.

[2]白海龙.关于工业机器人在汽车焊装领域中的应用浅析[J].中国设备工程,2020(21):2.

[3]南博.工业机器人在汽车焊装领域中的应用浅析[J].内燃机与配件,2021(8):2.