焊装生产线的概况及机器人的应用.pdf

化j 彳鳕2 0 1 3 年第1 期 焊装生产线的概况及机器人的应用 赵志洁( 天津福臻工业装备有限公司3 0 0 3 5 0 ) 【摘要】在现代制造业中，夹具已成为保证产品质量、实行全面质量管理的重要手段。在新产品的研制过程中，夹具 对缩短研制周期起着非常重要的作用。焊装夹具是汽车车身装焊生产线上的关键工艺设备它的技术水平往往影响着 整个焊接工艺水平，事关整个汽车的制造质量。 【关键词】焊装质量管理 一、汽车车身焊装生产线的形式及发展过程 汽车车身焊装生产线一般包括：地板分部件( 指前、中、后地 板总成) 、车身下部总成、侧围总成、车身骨架总成、自车身调整、 补焊等焊装生产线。 随着汽车工业的发展，焊接线的形式也发生了变化。从国外 汽车发展来看，在初期阶段，主要应用直通式生产线，在6 0 年代 和7 0 年代初期，曾经较多地采用随行夹具生产线，但由于随行 夹具体积大、结构复杂、运动惯性大。难以实现多品种生产及机 器人配套使用等缺点 因而。到了7 0 年代中后期。各主要汽车厂在技术改造中又 重新发展了贯通式生产线。特别是随着市场对汽车产品多样化 的要求及机器人大量应用于汽车车身的焊接。更为贯通式生产 线提供了新的应用范围及发展领域。 贯通式生产线是指工件的定位系统与工位间输送系统成分 离状态。普通的贯通式生产线，可分为升降式托杆往复焊装线和 不升降托杆往复焊装线。此外还有带单独升降架的往复式焊装 线等。所谓升降式托杆往复焊装生产线就是所配套应用的定位 夹具仅有侧向动作( 平移或转动) ，没有升降及前后动作，工件在 静位状态装夹与施焊。由于这种生产线较其它两种类型更具有 优点( 生产线易于调试、易于保证装配精度及便于操作) ，因此应 用广泛。它也是今后一段时间内各汽车厂家应用的主要方式之 一。这种生产线主要包括以下部分：工件的定位夹紧系统、工位 间的输送系统及输送杆升降系统。 二、国内汽车焊装线的现状及设计能力 通过近1 0 年的大力发展。国内汽车制造业取得了很大进 步。从国外引进了轻型车、面包车、轿车等各类车型的汽车。各主 要汽车厂家形成了一定的生产规模，基本上具备了一整套较为 完善的生产、管理及技术保证体系。纵观各汽车厂的状况可知。 现阶段主要依靠进口国外的硬件以保证企业的生产。这种情况 在车身焊装中更为明显。靠从国外全套引进的方式维持汽车工 业的生产，在汽车工业发展初期尚可接受，但从长远上看，这种 局面则是不可取的，如果长期发展下去将对国内汽车工业的发 展产生阻碍。因此。汽车工业软技术的国内自行开发是迟早的问 题，也是必要的。鉴于以上原因。第四设计研究院从“七五”期间 开始开发设计了汽车车身焊装线、汽车主要部件焊装夹具为主 的各类装焊非标设备。经过几年的实际设计、现场安装调试等工 作，获得了设计与调试经验。可为年产1 0 万台以下的各类产品 的汽车工厂提供全套的焊装线及夹具设计。 三、焊装夹具的安装调试及设计配合服务 焊装夹具的安装调试是保证焊装夹具用于生产的重要一 环。其原因： l 、焊装件定位多以冲压件的型面为定位面，现场修磨的工 作量比较大。 2 、焊装非标的各个元件是独立的尺寸基准，特别是焊装线 上胎具与线体之间的尺寸有密切的联系安装需非常准确。 3 、焊装夹具的各部分主要采用螺钉联接。调试合格后需安 装大量的定位销。 4 、安装调试过程中时有异常情况出现要求有现场经验等 多种技术。 生产线制造、安装调试过程中，设计人员的配合是非常重要 的。任何设计，不可避免地会出现这样或那样的问题，这就需要 制造与设计两家密切合作，否则就会影响质量和工期。因此走 以设计单位为主的总承包道路，实施交钥匙工程较为理想。 四、焊接机器人在中国汽车车身焊装夹具的现状 在现代制造业尤其是汽车制造业中，焊接与切割技术作为 重要的加工手段。占有非常重要的地位。近年来。我国的焊接产 业发展迅速但以人工操作为主的传统焊接方式仍占有相当比 例，生产效率相对较低，因此，我国的焊接产业急需提高自动化 程度，满足高效率化的要求。高速、高效、智能化焊接是现代焊接 技术的发展方向，是实现现代焊接的必由之路。焊接机器人在提 高焊接质量、降低焊接成本。实现焊接自动化方面扮演着重要角 色。 在我国汽车工业的飞速发展对汽车制造技术，特别是焊接 技术的要求越来越高，提高焊接过程的自动化程度是提高生产 率的最有效的途径之一。就日本在汽车制造过程焊接技术的发 展而言。1 9 8 0 年为日本的焊接机器人元年。随着汽车工业的飞速 发展，用户对汽车性能的要求日益提高，这就要求汽车生产厂家 必须在尽可能短的时间内，开发出新型车型。而传统的焊接自动 化是使用专机进行焊接，因此，每开发一个新的车型，焊接专机 设备就需要重新设计制作。这样不但成本非常高，而且专机的设 计周期也很长。于是汽车生产厂商向焊接机生产供应商提出新 的要求希望将焊接专机变为柔性生产线即在开发新的车型 时，无需重新设计制造焊接专机，只需更改相关软件就可以满足 新车型的生产要求，从此各大厂商开始研究开发焊接机器人。并 机械设备 3 9 为汽车制造业的发展作出了巨大贡献。 现在，汽车生产线使用焊接机器人已经非常普遍。近年来， 中国的汽车产业发展非常迅猛，全世界各大汽车制造商几乎都 在中国设立了合资生产厂同时争先恐后地将最新的车型投入 倒中国市场。为了实现高速、高效、自动化焊接，各大汽车制造商 在建厂的同时，就将焊接机器人投入其生产线，大大带动了汽车 工业焊接自动化的发展。目前，焊接机器人的应用主要为汽车、 摩托车等大批量生产型企业，但是和世界先进国家相比，自动化 程度还很低。随着汽车工业的飞速发展。汽车制造厂商协同大量 的零件供应商一起进入中国所以焊接机器人的需求将会有很 大的发展。 五、汽车车身焊装夹具存在的差距。 焊接自动化对周边设备提出了很多新的要求。首先值得注 意的是焊接自动化的主角不是焊接机器人，而是被焊接工件本 身，工件的精度达不到要求，即使投入最新功能的焊接机，如激 光传感跟踪焊缝功能，也是有一定限度的所以提高工件的精度 是提高焊接自动化的前提条件。 其次。为了实现高速、高效率焊接，对焊接电源的要求也逐 步提高，尤其是一些著名汽车制造厂，使用镀锌钢板和传统的焊 接机，就很难实现高速、高质量的焊接。 再有，就是对机器人周边工装夹具的要求也非常高，焊接工 艺是利用电弧的高温融化金属的过程。会发生变形，所以在设计 工装夹具时，必须考虑其可能的变形量。可是汽车的工件都是i 元空间的形状，造型非常复杂，其变形预测也非常困难，这就需 要设计制造人员有非常丰富的经验和精湛的技术。 与国外先进国家相比。中国的焊接过程自动化程度还有很 大差距。各大汽车制造商在中国办厂的同时，就将先进的自动焊 接设备投入中国，这只是初期投入，今后在增加自动化设备时， 从成本、交货期以及售后服务等方面考虑，必须从国内采购。机 器人主体，焊接机等通用设备，世界很多生产厂都在中国设立生 产据点或销售网络，可是工装夹具就需要国内作业厂商提供，而 且目前国内能够满足要求的作业厂商还不多。但随着中国汽车 制造业的发展成熟，这些差距会逐步缩短。 六、汽车工业焊接技术及机器人的新发展。 汽车行业的发展水平代表了一个国家的综合技术水平，汽 车工业的发展将会带动其他行业的发展。各厂商为了在激烈的 竞争中立于不败只地，必须率先实现焊接自动化为了提高焊接 质量，也将会考虑使用焊接机器人，与此同时。对焊接机器人的 要求也必然会逐步提高。如对焊道的自动跟踪系统的需求也会 逐步加大等。 由于焊接技术是基于多科学交叉融和的产物。随着现代科 学技术成果的不断涌现，必将推动焊接技术更新更快的发展。除 了物理、化学、材料、力学、冶金、机械、电子学等学科的新发展将 会推动焊接新材料、新工艺的不断出现外，计算机、控制理论、人 工智能等信息科学领域的新发展将进一步把焊接工艺实现的手 段推进到自动化、机器人化和智能化的新阶段，进而实现用机器 来代替人工进行焊接作业。 参考文献 1 1 邱远红车身钣金件的设计与工艺客车技术与研究2 0 0 1 2 】陈有权汽车焊装生产线和夹具设计汽车工艺与材料 1 9 9 5 【3 】覃家仁主编浅析微型汽车焊装夹具特点及其设计方法的 探讨广西机械2 0 0 0 f 4 1 覃庆泽主编焊装夹具柔性设计及改造的几点体会广西 机械2 0 0 0 【5 】段文义汽车车门生产工艺探讨及工装设备的开发应用 跃进汽车集团公司2 0 0 3 ( 上接第3 7 页) 换热问题。 4 ) 在设备改造的同时，设备运行效果良好，性能可达到预期 效果。甚至超出。在塔顶冷凝流程中因弹性管束螺纹缠绕换热 器的效率远远高于普通列管换热器，壳程的流速较高高，在换热 管表面呈现波纹，呈现高速湍流状态流动，循环水侧难以结垢， 循环水流量在设定值时，冷凝液温度可达4 5 ，在高温季节时， 同样能达到5 0 设计要求。开车加热器有效解决了开车使用泄 漏问题，同时，加热蒸汽使用量有效降低，可节约大约1 0 的蒸 汽使用量。 四结语 弹性管束螺纹缠绕换热器选择换热管、壳体3 1 6 L 材质，设 计压力为1 6 M P a ，因布管方式、螺纹表面独特，该类型换热器的 换热系数远远高于普通列管式换热器，同时具有重量更轻、体积 更小、造价更低等优点，该换热器是一种高效节能设备。可广泛 应用于冶金、化工、水处理、石油化工等行业。 参考文献 【1 】蒋国光，王守业弹性管束缠绕结构换热器在化工流程中 应用分析叨通用机械，2 0 1 0 ，( 9 ) ：2 6 2 8 【2 】王守业新型弹性管束螺纹缠绕换热器特点及在深冷系 统应用叨机电信息，2 0 11 , ( 1 4 ) ：2 8 3 0 【3 】高学农，黄玉优，陈姝等立式花瓣管外空气螺