机器人课堂展示-30version2

1、汽车白车身的焊接方法和机器人应用什么是白白车身白车身(Body-in-WhiteBIW)是指尚未未进入涂涂装和内内饰件总总装阶段段之前的的车身，故不包包括发动动机和内内饰件。白车身是是轿车的的动力系系统、行行驶系统统、电气气系统、内外装装饰件等等轿车子子系统的的载体，是轿车车动力性性、舒适适性、平平顺性等等轿车性性能的载载体，是是轿车外外观形象象、外观观质量的的载体。所以白白车身的的制造是是轿车总总车制造造中的一一项关键键技术。白车身主主要构成成部件如如下图白车身焊焊接焊接方方法目前主流流的车身身结构是是以钢制制冲压件件为主的的单体式式车身，一辆轿轿车由数数百个薄薄板冲压压件通过过焊接、铆接、

2、螺接及及粘接等等工艺连连接成一一个完整整的车体体。钢制制冲压件件的厚度度一般在在3mm以下，长期的的实践表表明最适适合这种种薄钢板板的连接接就是电电阻焊。采用电电阻焊，车身焊焊接变形形小；由由于电阻阻电焊为为内部热热源，冶冶金工艺艺简单，且加热热集中，热影响响区小，容易获获得优质质的接头头。白车身焊焊接焊接方方法电阻焊电弧焊特种焊接接15%80%20%5%白车身焊焊接焊接机机器人汽车车身身焊接生生产线上上的焊接接设备主主要有手工焊设设备、自自动焊专专机及焊焊接机器器人。其中焊接接机器人人是机体体独立、动作自自由度多多、程序序变更灵灵活、自自动化程程度高、柔性程程度极高高的焊接接设备。焊接机器器

3、人具有有多用途途功能、重复定定位精度度高、焊焊接质量量高、一一致性产产量、抓抓取重量量大、运运动速度度快、动动作稳定定可靠等等特点， 是焊接设备备柔性化化的最佳佳选择，在汽车白白车身焊焊接中应应用广泛泛。焊接机器器人分类按照按照照在焊装车间间的用途途可以分为为:点焊焊机器人人、弧焊焊机器人人、涂胶胶机器人人、螺柱柱焊机器器人、装装配及持持件机器器人和激激光焊接接机器人人。按照在车身焊装装生产线线中的功功能来分可分分为（1）专用直角角坐标形形式的机机器人RH型：侧面焊焊接机器器人，被被固定在在底板上上，完成成车身侧侧面的焊焊接；RL型：底层机机器人，具有传传送设备备功能，完成车车身底部部焊接；R

4、S型：顶面移移动机器器人，悬悬挂在生生产线的的顶部，用来进进行车身身的上部部和内部部焊接。焊接机器器人分类（2）6自由度度机器人人6自由度的的机器人人具有6个轴， 每个个轴的旋旋转角度度均为180360,操作空间间可达到到周向360，高3m多，扩扩大了其其工作范范围，且且6个个自由度度的运动动由伺服服电机驱驱动控制制各轴，末端轴轴可用点点焊钳或或弧焊焊焊枪进行行施焊。6自自由度焊焊接机器器人可实实现全位位置焊接接，达到到全柔性性，适用用各种车车型车身身的任何何部位的的焊接。因此，6 自由由度的机机器人是是车身焊焊接生产产线柔性性化的最最佳选择择。焊接机器器人选用方方法焊接机器器人选用原原则对机

5、器人人的选用用基本应应考虑以以下原则则：1、选择择与自动生生产线结结构相匹配、最合适适的机器器人；2、根据据能保证证接头焊点点焊接质质量和产产生效率率高的焊接接工艺，选择不不同的机机器人末末端轴承承载力；3、选择择操作范围围和技术术性能参参数能满足工工件施焊焊位置的的机器人人；4、在满满足生产产规模、生产节节拍、保保证焊接接质量前前提下，工艺设设计方案案既要先先进可行行、又要要经济合合理。在关键部部件、关关键工序序位，按需选选配机器器人数量量。白车身焊焊接电阻焊焊电阻焊是是将被焊焊工件压压紧于两两电极之之间，通通以电流流，利用用电流流流经工件件接触面面及邻近近区域生生产的电电阻热将将其加热热到

6、熔化化或塑性性状态，使之形形成金属属结合的的焊接方方法，主主要分为为四类即即点焊、凸凸焊、缝缝焊、对对焊。在白车车身制造造中，通通常电阻阻焊技术术在白车车身制造造领域应应用最多多的是点点焊工艺艺，其次次是凸焊焊工艺。缝焊很很少用于于白车身身焊接，仅用于于燃油箱箱的焊接接。下面分别别重点介介绍点焊与凸焊（1）点点焊点焊工艺艺是白车车身制造造中应用用最多的的焊接方方法，轿轿车白车车身通常常有30005000个焊点点，例如如东风标标致307三厢厢白车身身的焊点点数是4 281个。电阻点点焊过程程见下图图。电阻焊点焊焊在点焊过过程中，焊接电流流、焊接压力力、焊接时间间是焊点形形成的3个根本本因素。焊点

7、的的具体焊焊接参数数值是由由钢板厚度度和装配状态态来决定。根据不不同的钢钢板装配配、表面面状态、参考板板厚，电电流值从从800013500 A不不等，焊焊接压力力从21006000 N不不等，焊接时时间值从从840周波波（1周周波=0.02 s）不等。焊点质量量水平是是衡量白白车身质质量的重重要指标标，不过过影响焊焊点质量量的因素素比较多多，如零零件装配配状态、钢板镀镀锌状况况、焊点点间距、零件结结构、电电极对中中状态、焊钳冷冷却状态态、电极极帽修磨磨状态、夹具是是否分流流、程序序转换开开关是否否失效、焊接参参数值是是否合理理等。在在出现焊焊接质量量问题时时应从多多方面分分析。电阻焊点焊焊机器

8、人人在汽车车车身焊装装工艺中中，点焊焊机器人人处主导导地位，它的使使用加速速实现了了车身制制造的柔柔性化（Flexibility）、产量量化与自自动化的的进程。从焊装装线的构构成类型型可以看看出其应应用广泛泛：（1）悬悬挂式点点焊机+固定式式多点焊焊机类型型在这种类类型的车车身厂焊焊装线上上，80%的点点焊机为为悬挂式式点焊机机（图见见后），其次，有几台台套固定定式多点点焊机并并辅以若若干台固固定座式式单点焊焊机（图图见后）。采用用传统的的悬挂式式单点焊焊机、固固定式多多点焊机机的车身身焊装线线的主要要优点是是成线投投资少，因此多多为大厂厂建厂初初期或一一般小厂厂采用。其最大大缺点是是：车身身

9、焊装基基本是人人工作业业、劳动动强度大大、质量量受人为为因素的的干扰。点焊机器器人悬挂式点点焊机+局部点点焊机器器人类型型在这种类类型的车车身厂焊焊装线上上，大部部分的点点焊机仍仍为悬挂挂式点焊焊机，只只在关键键的某些些工位（例如车车身总成成合）上上采用了了点焊机机器人（图见下下一页）。这样样做的目目的是想想充分利利用人力力资源，节省一一次投资资。全点焊机机器人类类型整个车间间全部由由点焊机机器人、弧焊机机器人、还有专专门负责责上下物物料的搬搬运机器器人、以以及各种种传送链链、自动动焊装夹夹具组合合成无人人、全自自动车身身车间，实现了了车身装装焊的全全线“柔柔性化”。全点焊机机器人车车身柔性性

10、生产线线电阻焊凸焊焊（2）凸凸焊凸焊实际际上是点点焊的一一个变形形，在焊件上上预先加加工出凸凸点，或或利用焊焊件上原原有的能能使电流流集中的的型面、倒角等等作为焊焊接时局局部接触触部位。电阻焊凸焊焊凸焊在白白车身制制造领域域主要用用于焊接接螺钉、螺母类类零件或或小件；通常常情况下下，白车车身螺钉钉或螺母母件的数数量超过过200个。凸焊焊接接时由于于电流集集中，克克服了点点焊时因因零件厚厚度不同同易造成成的熔核核偏移，零件的的厚度比比可以超超过61，而而点焊工工艺不同同零件的的厚度比比不超过过41。凸焊焊时，电电极要随随着凸点点或凸环环的被压压溃而迅迅速下降降，否则则会因为为压力不不够而产产生喷

11、溅溅或炸电电极，因因此凸焊焊设备的的电极随随动性要要好焊接螺钉钉或螺母母类零件件的时候候，焊接接参数值值通常采采用大电电流、短短时间，否则会会容易引引起螺纹纹变色和和精度下下降的问问题，因因而凸焊焊设备功功率也比比常用点点焊设备备功率大大许多。白车身焊焊接弧焊弧焊技术术由于弧焊焊工艺在在焊接时时工件容易变形形，尺寸不不好控制制，另外外实现机机械化和和自动化化的难度度大，所所以不是白车车身焊接接的主要要方式。目前，国国内汽车车生产厂厂家通常常采用的的弧焊工工艺方法法是熔化化极气体体保护焊焊，根据据不同的的保护气气体和焊焊丝，熔熔化极气气体保护护焊分为为三类即即CO2 气体体保护焊焊、MAG焊（氩

12、气加加少量CO2或或O2 ）和和MIG焊（惰惰性气体体氩气或或氦气）。其中CO2气气体保保护焊、MAG焊焊应用的的比较多多，MIG焊由于于成本高高，在生生产中应应用的不不多。除除了熔化极气气体保护护焊之外，还还有一种种特殊的的电弧焊焊工艺即即电弧螺柱柱焊。弧焊熔化极极气体保保护焊（1）熔熔化极气气体保护护焊熔化极气气体保护护焊是采采用连续续等速送送进可熔熔化的焊焊丝于被被焊工件件之间的的电弧作作为热源源来熔化化焊丝和和母材金金属，形形成熔池池和焊缝缝的焊接接方法。由于CO2气气体保护护焊具有有焊接速速度快、成本低低和易于于全位置置焊接等等特点，在大多多数汽车车生产厂厂家应用用最广泛泛。不过CO

13、2气体体保护焊焊的缺点点也很明明显，即即飞溅大大、烟尘尘大、焊焊缝成型型不良、冲击韧韧性低。对于飞飞溅大的的问题，国内有有些厂家家使用防防飞溅液液涂抹在在工件表表面来避避免金属属飞溅颗颗粒粘附附在工件件上，焊焊后用抹抹布把防防飞溅液液和金属属飞溅颗颗粒一起起擦去。弧焊熔化极极气体保保护焊MAG焊焊和CO2气气体保护护焊的焊焊丝通常常采用H08Mn2SiA，低碳钢钢中添加加了硅、锰元素素以补偿偿电弧燃燃烧时引引起的焊焊缝合金金元素的的烧损。另外，为防止止焊丝生生锈，同同时减少少送丝软软管的送送丝阻力力，焊丝丝表面被被镀上一一层很薄薄的铜。白车身的的工件厚厚度通常常在0.673.0 mm之间，对于

14、厚厚度小于于1.0 mm的工件件而言，使用MAG焊焊容易引引起工件件烧穿现现象。为为了避免免工件发发生烧穿穿，可在在厚度小小于1.0mm的工工件上使使用MIG焊。焊丝成成分为铝铝青铜合合金，保保护气体体为纯氩氩气。从从使用的的效果来来看，MIG焊焊对于焊焊接厚度度小于1.00 mm的工件件，避免免了工件件易烧穿穿现象。（2）螺螺柱焊螺柱焊（studwelding）是将将螺柱一一端与板板件（或或管件）表面接接触，通通电引弧弧，待接接触面熔熔化后，给螺柱柱一定压压力完成成焊接的的方法。螺柱焊接接具有快快速、可可靠、操操作简单单等优点点，可以以替代铆铆接、钻钻孔等工工艺。螺螺柱焊主主要有储储能式（电

15、容放放电）和和拉弧式式2种方方式。储储能式螺螺柱焊的的焊接时时间、焊焊接电流流不可调调，熔深深很浅，在汽车行行业的应应用很少少。弧焊螺柱焊焊目前，汽汽车行业业应用最最多的是是拉弧式式螺柱焊焊：在螺螺柱接触触工件后后，扣动动焊枪开开关，螺螺柱被拉拉起，离离开工件件；然后后工件与与螺柱之之间产生生电弧，电弧产产生的热热量熔化化螺柱顶顶部法兰兰和工件件表面；随后螺螺柱下降降浸入工工件表面面形成的的熔池里里，设备备断电，熔池冷冷却形成成焊接接接头，焊焊接完毕毕。螺柱柱焊接时时间非常常短，通通常在2040ms之间间，所以以汽车行行业采用用的这种种螺柱焊焊接工艺艺也称为为短周期期螺柱焊焊，焊接接过程见见下

16、图。弧焊机器器人在汽车的的承载部部分，要要求精度度和强度度都比较较高，因因为关系系整车安安全性和和稳定性性；而且且，车车身的承载部分分板件（如如车架）都比较厚（2.0mm3mm），故故弧焊机器器人多用用于车架架焊接。与手工弧弧焊相比比，机器器人弧焊焊具有如如下优点点：（1）生生产效率率高（2）焊焊接质量量好（3）焊焊接稳定定性好缺点有（1）弧弧焊过程程释放热热量大，而机器器人焊接接速度快快，短时时间内热热量集中中影响板板件材质质和形状状；（2）短短时间受受热过大大导致板板件变形形严重弧焊机器器人影响机器器人弧焊焊大量应应用的原原因是焊接变形形对精度度影响大大控制机器器人弧焊焊焊接变变形的方方法有（1）夹夹具进行行反变形形（2）控控制一次次焊接的的连续焊焊缝长度度，对连连续长焊焊缝做拆拆分（3）适适当调整整焊接顺顺序白车身焊焊接方法法激激光焊接接激光焊接接技术激光焊是是以激光光器输出出并经光光源聚焦焦的高能能量密度度的激光光作为热热源，对对金属进进行熔化化焊或钎钎焊。激激光焊接接时不与与工件接接触，灵灵活性高高，接头头可以是是搭接也也可以是是对接。激光焊接接的特点点是能量量密度高高、被焊焊工件变变形小、焊缝深深宽比大大、热影影响区窄窄。激光光焊接对对