【焊接】机器人焊接应用——车身焊接（下）

本文结合上篇继续用实例介绍机器人系统在车身焊接中的应用。

二、螺柱焊机器人系统

目前，我国汽车制造业主要应用的螺柱焊接技术是短周期拉弧式螺柱焊，辅以相关的自动控制设备，大幅提高了汽车的焊接质量，提升了汽车品质。

螺柱焊接技术由于具有快速、可靠、操作简单和成本低等优点，可替代铆接、钻孔、手工电弧焊和钎焊等连接工艺，可焊接碳钢、不锈钢、铝以及铜及其合金等金属，现在已广泛应用在汽车、船舶制造等领域。

随着计算机技术、自动化技术及电子电力技术的不断发展，目前焊接设备正在向自动化、智能化和数字化的方向发展，螺柱焊接技术作为一种焊接技术工艺当然也在顺应着这个趋势。IGBT逆变式焊接电源正在取代晶闸管控制的焊接电源，控制系统采用了微处理器和液晶显示屏，使焊接参数编程操作简单直观。伺服电机控制的焊枪正在取代弹簧机械式焊枪，可以精确控制螺柱的提升行程，使焊接质量更可靠。

三、弧焊机器人系统

汽车车身结构的特点决定了车身制造离不开弧焊技术。传统手工弧焊焊接时的火花及烟雾对人体造成危害较大，工作环境恶劣，且对工人技能要求更高，焊缝质量一致性差，波动也较大。特别是汽车的重要结构安全件，其焊接质量对汽车的安全性起着决定性的作用，因此整车厂有逐步采用自动化弧焊机器人替代手工方式的趋势。

对车身弧焊机器人工作站的设计规划应首先考虑是否满足生产纲领、工作站的柔性和焊接质量，以及机器人及焊枪的选型及电控设计。具体内容包括：机器人系统设计参数包括有效载荷、轴数、各轴的自由度范围及控制系统等。

机器人工作范围及姿态，应充分考虑车身形式和弧焊点位置、夹具形式。通过3D设计模型仿真模拟干涉危险点的焊接，对焊枪及夹具的形状、机器人操作位置等进行反复修改，确定方案再进行可行性论证及设计修正。

确定机器人的高度及与前后左右距离，确保所有弧焊点机器人焊枪可达。进行优化设计最可靠的方法是通过机器人仿真软件模拟实际的焊接工作，具体方法是加入工位夹具、工件及焊枪的3D模型，在虚拟环境进行工作站的装配和调试，路径模拟，发现是否干涉，以此调整各部分的相对尺寸达到最佳。

工艺时序设计，控制流程图设计。弧焊机器人工作站的设备构成包括弧焊机器人、机器人控制器、焊机、清枪系统、输送系统、焊接夹具、排烟除尘设备、安全防护网、弧光遮挡帘和水电气单元等。

上汽乘用车公司南京基地荣威350/MG5车型生产线采用了4台日本FANUC公司的弧焊机器人及奥地利Fronius公司先进的CMT焊机系统（具备“冷”金属过渡焊接技术）。CMT焊接技术系统的特点是：作为完全的“冷”技术，近乎无电流状态下的熔滴过渡，低热输入量；能够进行薄板/超薄板焊接；确保无飞溅过渡，减少了焊后清理工作；引弧可靠，良好的搭桥能力使得焊接过程操作容易；焊接过程送丝稳定，焊接工艺专家数据库化，简化缩短工艺调试过程等。

现如今，汽车几乎作为一种大众商品，人们对于汽车的要求也越来越多，不仅要舒适美观，而且还要结实耐用。这就要求白车身既要有足够的焊接强度，又要有合格的外观质量。点焊机器人和弧焊机器人系统作为一个灵活、独立的焊接加工单元给大批量、高效率和高质量进行流水线的汽车制造提供了有利保障，让高柔性化的短时弹性生产也成为可能。