汽車焊裝中工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

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摘要：在科技水平不斷提升的推動(dòng)作用下，我國(guó)汽車制造水平得到了較大程度提升，尤其是在機(jī)械化、自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用下，汽車焊裝逐漸走向智能化發(fā)展，采用工業(yè)機(jī)器人的模式進(jìn)行汽車焊裝，大大提高了汽車制造效率，同時(shí)有效控制了人為失誤操作的概率，使汽車焊裝質(zhì)量得到了較好保障。文章對(duì)工業(yè)機(jī)器人在汽車焊裝行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析與探討，希望能夠?yàn)槲覈?guó)汽車制造企業(yè)發(fā)展提供有效參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；汽車焊裝；應(yīng)用

據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，自進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)汽車銷售呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，并且增長(zhǎng)率大大超出了全球汽車銷售增長(zhǎng)水平，而且在全球汽車總產(chǎn)量占比方面，我國(guó)汽車實(shí)際產(chǎn)量占據(jù)著較大比重。面對(duì)我國(guó)汽車消費(fèi)需求進(jìn)一步擴(kuò)大趨勢(shì)，汽車制造企業(yè)必須進(jìn)一步提高產(chǎn)能，不斷生產(chǎn)高品質(zhì)汽車，滿足社會(huì)日益增長(zhǎng)的消費(fèi)需求。而在汽車生產(chǎn)制造過程中，焊裝是極為重要的環(huán)節(jié)，也是提升汽車質(zhì)量與產(chǎn)量的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)，因此，提高汽車焊裝制造過程的機(jī)械化、自動(dòng)化控制水平極為重要。而且，相對(duì)于其他行業(yè)而言汽車制造也是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用較為廣泛與深入的行業(yè)。可見，加強(qiáng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人在汽車焊裝領(lǐng)域中的應(yīng)用分析探索極為必要。

1汽車焊裝工業(yè)機(jī)器人相關(guān)概述

目前，工業(yè)機(jī)器人在汽車焊裝領(lǐng)域中有著較為廣泛的應(yīng)用，一般來說這些工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)采用六軸式結(jié)構(gòu)，主要包括機(jī)器人底座、機(jī)器人本體、機(jī)器人底座控制柜和焊接焊槍四個(gè)組成部分。其中，底座是固定在鋼結(jié)構(gòu)上，而機(jī)器人則是安裝在底座上面，使其能夠在焊接作業(yè)過程中保持較高穩(wěn)定性；機(jī)器人本體主要由六軸伺服電機(jī)和其他機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)組成；控制柜主要發(fā)揮著對(duì)機(jī)器人各軸聯(lián)動(dòng)動(dòng)作進(jìn)行控制的作用，確保機(jī)器人能夠以精確的軌跡定位運(yùn)行、操作，也是實(shí)現(xiàn)與自動(dòng)化控制系統(tǒng)、通訊設(shè)備、安全系統(tǒng)有效連接的橋梁；焊槍則是執(zhí)行具體焊接任務(wù)的設(shè)備，不同的焊接部位使用的焊槍種類也各不相同，常用包括有中頻直流伺服焊槍、弧焊槍、激光焊槍、螺柱焊槍等。

2工業(yè)機(jī)器人在汽車焊裝領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1降低工作強(qiáng)度與壓力

傳統(tǒng)焊接勞作強(qiáng)度過大一直是限制汽車焊裝效率提升的一大難題，而工業(yè)機(jī)器人的有效應(yīng)用使得這一問題得到有效解決。例如，汽車焊接中的搭接前后地板和側(cè)圍總成輪罩點(diǎn)焊接環(huán)節(jié)若是全部以人工焊接的方式進(jìn)行，一個(gè)焊鉗則需要消耗兩個(gè)工人資源，加上焊接工人在狹小操作空間中動(dòng)作受到限制，使得總成輪罩焊點(diǎn)焊接難度較大。尤其是地板總成與側(cè)圍總成焊點(diǎn)焊接全部都是在車身里面進(jìn)行焊接，工人操作受到較大限制，許多焊接動(dòng)作難以順利進(jìn)行，也就對(duì)焊接工作效率與質(zhì)量造成直接影響，而且極易產(chǎn)生操作失誤，對(duì)操作工人人身安全帶來一定傷害。工業(yè)機(jī)器人在焊接中的應(yīng)用，不但使得操作難度與作業(yè)壓力大幅降低，更重要的保障了工人的作業(yè)安全，確保焊接工作順利、高效進(jìn)行。

2.2提高生產(chǎn)節(jié)奏，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能快速提升

對(duì)于汽車制造而言，總拼工位是極為重要的工位，也是提高汽車生產(chǎn)節(jié)奏關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)的人工焊裝、拼接，已然難以滿足當(dāng)前快節(jié)奏、高效率的生產(chǎn)要求，汽車制造企業(yè)必須在提高產(chǎn)能上尋求突破。而諸多實(shí)踐證明，采用工業(yè)機(jī)器人對(duì)汽車車身、配件等進(jìn)行焊接，流水作業(yè)的生產(chǎn)節(jié)奏明顯加快。相較于傳統(tǒng)的人工作業(yè)，工業(yè)機(jī)器人具備操作靈活的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，尤其是針對(duì)一些人工難以順利操作的焊接工序能夠很好的完成。就目前的技術(shù)水平而言，一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人可以同步控制四把焊鉗進(jìn)行焊接作業(yè)，每個(gè)焊點(diǎn)的焊接平均時(shí)間僅需1秒，大大提升了生產(chǎn)節(jié)奏。在實(shí)際應(yīng)用過程中，工業(yè)機(jī)器人能夠根據(jù)整體焊接流水線的運(yùn)行快慢對(duì)相應(yīng)焊接流程進(jìn)度進(jìn)開展相應(yīng)地調(diào)整，生產(chǎn)節(jié)拍甚至可達(dá)40JPH，遠(yuǎn)超人工焊接的最高值，使得生產(chǎn)產(chǎn)能顯著提升。

2.3實(shí)現(xiàn)焊接水平與焊接質(zhì)量雙提升

自動(dòng)化控制是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用顯著特點(diǎn)，所以在汽車焊接中工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用能夠確保較高的操作精確度。例如，在電極帽和板件之間接觸方面能夠確保其接觸充分、全面。而若是使用人工焊接方式，不但精度無法全面保障，而且極易出現(xiàn)人為操作失誤導(dǎo)致焊接錯(cuò)位、焊縫等問題。除此之外，隨著焊接工作的進(jìn)行，焊接位置也會(huì)產(chǎn)生變化，工業(yè)機(jī)器人操作上焊接作業(yè)控制參數(shù)、電極帽磨損情況都會(huì)有所區(qū)別，對(duì)于精確控制要求更高。面對(duì)這種情況，借助計(jì)算機(jī)相關(guān)程序?qū)更c(diǎn)數(shù)量、焊接位置等進(jìn)行精確設(shè)定。在焊點(diǎn)數(shù)量確定之后，在軟件程序作用下能夠?qū)⒑更c(diǎn)的參數(shù)信息及時(shí)傳送到工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)中，指導(dǎo)機(jī)器人按照參數(shù)進(jìn)行焊接，有效保障了焊接精確度，提高了焊接水平與焊接質(zhì)量。

3工業(yè)機(jī)器人在汽車焊裝領(lǐng)域的具體應(yīng)用

3.1汽車焊裝行業(yè)中常用工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人在汽車焊裝中的應(yīng)用主要有兩種類型，一種是點(diǎn)焊機(jī)器人，另一種是弧焊機(jī)器人。點(diǎn)焊機(jī)器人的應(yīng)用具備運(yùn)行性能穩(wěn)定、空間可操作性強(qiáng)、焊接速度快、運(yùn)行負(fù)荷能力大的優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于人工焊接，工業(yè)機(jī)器人點(diǎn)焊操作質(zhì)量更有保障，點(diǎn)焊作業(yè)效率顯著提高。在汽車整車焊接過程中，點(diǎn)焊機(jī)器人應(yīng)用最為廣泛。通常來說，完成整臺(tái)汽車裝配，涉及的焊點(diǎn)約為3000～4000個(gè)，點(diǎn)焊機(jī)器人則負(fù)責(zé)了其中6成以上的焊點(diǎn)焊接。點(diǎn)焊機(jī)器人負(fù)載重量在60～150kg，采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式能夠?qū)崿F(xiàn)將重復(fù)定位精度控制在±1mm左右。弧焊機(jī)器人在汽車焊裝過程中是以連續(xù)軌道為控制要點(diǎn)進(jìn)行焊接操作，能夠嚴(yán)格按照事先設(shè)計(jì)好的路徑，和既定的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行作業(yè)。在仰焊、立焊等位置弧焊作業(yè)中，弧焊機(jī)器人的應(yīng)用大大提高了其操作便利性，而且在傳感器的控制作用下，弧焊機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊縫、弧焊弧長(zhǎng)進(jìn)行精確跟蹤控制?；『笝C(jī)器人在零件加工方面對(duì)車身板件質(zhì)量要求較高，這就需要夾具能夠高精度定位。若是零件不平整或者夾具定位偏差，那么很容易導(dǎo)致焊接出現(xiàn)質(zhì)量問題。

3.2工業(yè)機(jī)器人在汽車減震器焊接中的應(yīng)用

汽車減震器焊接，是汽車焊裝中工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用較為普遍的領(lǐng)域。汽車減震效果對(duì)駕車舒適度有著直接影響，可見，汽車減震器焊接質(zhì)量的重要性。在利用工業(yè)機(jī)器人對(duì)汽車減震器進(jìn)行焊接過程中，首要考慮的是如何更好地滿足客戶實(shí)際需求，進(jìn)而確定具體焊接位置，進(jìn)行具體的焊縫焊接與質(zhì)量控制。通常來說，汽車減震器的焊接采用的是二氧化碳保護(hù)焊的工藝。鑒于汽車減震器焊接工序較為復(fù)雜，在焊接工藝布局上通常采用雙工位同步焊接的方式，由兩個(gè)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行同步焊接，以此有效提升焊接效率，更好地保障焊接效果的穩(wěn)定性和一致性，確保汽車減震器較好的焊裝效果。

3.3工業(yè)機(jī)器人在實(shí)現(xiàn)總拼工位多車型共線生產(chǎn)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的汽車車型焊裝較為簡(jiǎn)單，所以在汽車焊裝工作過程中采用的總拼工位及焊接方法也較為簡(jiǎn)單。然而，隨著汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)步發(fā)展，汽車車型也呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展趨勢(shì)，而各種車型采用的焊裝方法也有所差異。而工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用有效解決了這一難題。工業(yè)機(jī)器人具備極高操作靈活性，使得焊接過程更為柔性化，從能夠很好實(shí)現(xiàn)在一個(gè)總拼工位上同時(shí)對(duì)多個(gè)車型進(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)多車型共線生產(chǎn)，有效提升了汽車生產(chǎn)線的使用效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)效益。

3.4焊接系統(tǒng)的仿真模擬應(yīng)用

在自動(dòng)化控制系統(tǒng)的作用下，工業(yè)機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)焊接操作自動(dòng)化、智能化。由此可見，工業(yè)機(jī)器在對(duì)于焊接系統(tǒng)有著至關(guān)重要作用。在借助工業(yè)機(jī)器人的焊接系統(tǒng)進(jìn)行焊接控制前，應(yīng)確定好工業(yè)機(jī)器人操作范圍、焊槍角度等參數(shù)，將這些參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)中對(duì)焊接路徑進(jìn)行事先模擬、調(diào)整、優(yōu)化，確保實(shí)現(xiàn)焊接工藝的可行性和高效性。

4結(jié)語

綜述可知，汽車焊裝操作中工業(yè)機(jī)器人有著較大應(yīng)用范圍和廣泛的應(yīng)用效果，能夠有效提升汽車焊裝工藝水平，改善人工焊接效率低、錯(cuò)誤率較高等的不足，從而在保障汽車良好焊裝質(zhì)量的情況下推動(dòng)我國(guó)汽車制造進(jìn)一步發(fā)展。

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作者：白海龍 單位：天津新瑪特科技發(fā)展有限公司