汽車制造工業機器人應用分析

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摘要：隨著科學技術的快速發展，工業機器人在我國工業生產中發揮了重要的作用，尤其是在汽車制造領域的重要性以及不可替代性表現的越來越明顯。在人們消費能力不斷提升的背景下，對汽車的需求量不斷增加，由此對汽車制造企業的生產效率和生產質量有了更高的要求。工業機器人在汽車壓鑄、焊接、噴涂、搬運、裝配和檢測中都發揮了顯著的作用，文章主要對工業機器人在汽車制造中的應用進行分析，為進一步推動工業機器人以及汽車制造行業的發展奠定良好的基礎。

關鍵詞：工業機器人；壓鑄；噴涂；焊接；檢測

引言

在我國由工業大國向工業強國方向發展的背景下，工業生產領域也進行了產業轉型升級調整，工業機器人作為先進制造業中不可替代的重要裝備和手段，已經成為衡量一個國家制造業水平和科技水平的重要標志。工業機器人為多關節機械手或多自由度的機器裝置，具有較強的自動性，通過動力裝置和控制系統可在工業生產中發揮重要的作用。與傳統的工業設備相比，工業機器人具有較強的易用性，智能化水平較高，生產效率和加工精度較高，尤其適用于高危環境以及生產負荷較大的工業生產中。汽車制造是一項復雜而系統的工程，不僅零部件數量和種類較多，結構較為復雜，并且生產工序較多，生產強度較大，任何一個環節出現失誤，都會影響到汽車的使用性能和安全性。將工業機器人應用于汽車制造的各個環節中，既能夠提高生產效率，又能夠提升生產質量，是推動我國汽車制造產業發展的重要手段。

1工業機器人在汽車壓鑄工件制造中的應用

壓鑄是汽車零件制造中的重要工序，采用傳統的模具設計和制造以及壓鑄工藝，生產質量無法滿足壓鑄件的標準要求，工業機器人作為先進制造業的重要設備，在精度要求不高和高速小切削量的機械加工中應用效果較好。比如在汽車發動機鋁合金壓鑄件端蓋制造中，應用工業機器人進行加工，改變了傳統的加工方式，不僅提高了生產效率，而且提高鋁合金壓鑄件產品的性能和質量。在傳統的數控機床加工中，將工件固定在機床工作臺面上，然后對固定在臺面上的端蓋工件進行六軸模式的表面加工，在端蓋工件鋁合金壓鑄件后處理、清理工序較多，且較為復雜，需要更換不同的刀具，還要調整安裝角度，同時還要考慮上下料的問題，會直接降低加工效率。采用工業機器人逆向切削的加工方式，不僅節省了換刀時間，提高生產效率，而且降低了能耗。通過對汽車發動機端蓋的加工工序以及所需刀具數量進行分析，然后布置相應數量的主軸，在機器人末端安裝夾具來夾持端蓋工件鋁合金壓鑄件，然后通過移動端蓋工件鋁合金壓鑄件的方式進行切削。經過改進后的加工工藝，機器人不僅能夠在生產線上自行抓取工件，而且還能夠通過不同主軸進行相應的加工以及完成上下料的工序。工業機器人在汽車發動機端蓋鋁合金壓鑄件中采用的逆向切削加工工藝，大大提高了加工效率和加工質量。工業機器人按照編程運行，首先按照定位要求在工件架上取出工件，在氣動主軸工位上對工件進行水道口、外圈分型面、內腔倒角位等進行銑削，然后將工件旋轉90°，對工件的窗口位和半圓弧位的批鋒等進行銑削。下一工序在電主軸工位進行，對工件進行平整水道口、銑平頂針印等進行銑削。下一工序在砂帶拋光機工位上，將工件旋轉180°，對工件筋條上的鑄點進行打磨，最后機器人將工件按照規定位置擺放到工件周轉架上。整個工藝設計布局如圖1。

2機器人在汽車焊接制造中的應用

車體焊接是汽車制造中的重要環節，因為焊接質量直接關系到車身結構的穩定性和安全性。隨著人們對汽車性能以及外觀設計要求的提升，在車身結構設計中，不僅改變了車身應用的材料，同時在結構形式上也做出了創新設計，由此就增加了車身焊接的難度。因為焊接需要根據施焊材料的物理性能和化學性能來選擇適宜的焊接材料，然后根據結構形式確定焊接工藝。在我國汽車生產量逐步提升的背景下，大多數汽車制造企業都已經實現了流水線自動化生產，有效提升了生產效率，所以傳統的焊接方式已經無法滿足生產效率和焊接質量的需求。將焊接機器人應用于汽車車身焊接中，可與自動化生產線進行匹配。在一輛汽車中的焊接點會有幾千個，且有些焊接點的焊接難度較大。利用焊接機器人主要是進行點焊和弧焊，根據車身材料和結構形式編制好焊接工藝程序，焊接機器人通過傳感器進行定位，然后按照規劃好的運動軌跡執行焊接作業，能夠在有限的空間內進行多點操作，并且控制好焊接面積，有效提升焊接質量。

3機器人在汽車零件搬運和裝配中的應用

搬運機器人是汽車制造中應用最為普遍，也是最簡單的工序。由于汽車零件的數量和種類較多，所以在零件搬運和裝配作業中的工作量較大。如果采用人工搬運和裝配，不僅生產效率較低，而且在搬運和裝配的過程中還可能影響到零件質量。可在搬運機器人的末端法蘭盤安裝定點抓放裝置，通過傳感器和控制等技術的結合應用，能夠控制機器人到指定地點抓取汽車零件，然后將其放置到指定位置，整個過程耗時較短，效率較高。在機器人末端可安裝不同型號的抓放裝置執行器，然后根據零件形狀和大小的不同，對抓放裝置進行調整，能夠滿足不同形狀和大小的零件搬運，提高搬運機器人的應用范圍。在汽車裝配工序中，裝配機器人可在有限的作業空間內提升柔韌性和靈活性，保證汽車裝配作業的精度和質量，既能夠降低裝配成本，又能夠提高裝配效率和質量。

4機器人在汽車噴涂制造中的應用

汽車噴涂主要包括車體外部噴漆和車身連接處涂膠，隨著汽車保有量的增加，人們對汽車外觀的美觀度有了更高的要求，同時汽車廠商在汽車車體的外形設計相對越來復雜，由此就加大了汽車噴涂的難度。汽車噴涂對厚度和均勻度有較高的要求，使用傳統的噴涂方式，很難控制精準度，同時還會對操作人員造成一定的身體傷害。利用噴涂機器人來代替傳統的汽車噴涂工藝，不僅能夠提高噴涂效率，而且能夠進一步提升噴涂質量，確保整體噴涂的均勻性。噴涂機器人主要由機器人本體、噴涂設備、計算機和相應的控制系統組成，目前汽車制造企業多采用六軸六關節機器人，每個軸都有獨立的伺服電機、減速機和手腕體組成，柔性度更高，能夠在各個方面上進行彎曲和旋轉，從而能夠對工件內部進行噴涂作業，有效提升噴涂質量和效率。在噴涂作業前，根據噴涂要求編寫車身噴涂程序，為機器人安裝適合的噴漆槍、噴漆泵、膠槍和膠泵等工具，在實際噴涂作業時，機器人會根據車身的形狀和需要噴涂的面積來自主選擇適合的噴漆工具，根據車體需要密封部位的特殊性選擇相應的涂膠工具和工藝程序。噴涂機器人的工作原理主要是利用大量的壓縮空氣氣流將油漆等涂料霧化成細小的液滴，然后在氣流的帶動下均勻的噴灑在工件的表面。噴涂作業對工作環境有較高的要求，必須在無塵車間進行，在噴涂生產線中主要包括噴槍、噴漆車間、供漆室、烘干車間、霧化廢水、廢氣處理設備等。在噴涂自動化生產線中，降低了惡劣工作環境中對人體的傷害，同時也提升了噴涂質量，提高油漆的利用率，減少廢棄油漆和廢棄溶劑的排放，減少對環境的污染。汽車車身噴涂作業如圖2。

5機器人在汽車出廠前的檢測

在汽車出廠前需要進行安全性檢測，而安全性能檢測需要獲取較高精度的數據信息，并且在碰撞測試中具有很高的危險性，所以利用機器人進行出廠前檢測既能夠滿足數據信息要求，又能夠降低危險系數。檢測機器人通過測量控制模塊和視覺傳感模塊的結合應用，能夠獲取汽車零部件的圖像信息，然后將其轉換為相應數據與安全零部件的標準進行對比，可測算出零部件是否符合規定要求，從而提高汽車的安全系數。碰撞測試是汽車安全性能檢測中最為重要的環節，在車內設置碰撞測試機器人，模擬人在車內的狀態，隨著汽車行駛速度的增加來調整機器人的模式，使其適應汽車的行駛速度。在汽車發生意外碰撞時，機器人能夠及時記錄汽車在不同等級碰撞下的數據信息。然后通過對碰撞數據的分析，能夠更加詳細的了解汽車的安全性能，為進一步提升汽車的安全系數提供科學合理的參考依據。

6結語

汽車制造是我國工業領域中的重要產業，將工業機器人應用于汽車制造的各個環節中，對提升汽車制造水平具有顯著的作用。工業機器人的應用能夠替代傳統設備或者操作人員完成繁重且重復性高的生產，大大降低了人為操作中可能產生的失誤，提高了生產效率，縮短了汽車生產周期，為制造企業贏得了更加寶貴的時間，對于搶占市場先機更有優勢。工業機器人的自動化和智能化程度較高，所以在實際生產過程中，能夠不斷提升加工工藝水平和產品質量，更容易達到設計的標準要求，從而提升汽車制造企業的核心競爭力。為了滿足工業生產的需求，工業機器人技術也在不斷的調整和優化，會推動汽車制造業的進一步發展。

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作者：史玉紅 蔡麗娟 羅富娟 單位：重慶電訊職業學院