基于机器人的车身焊接技术探讨范文

《科学技术创新》2017年第31期

摘要：随着工业的快速发展，传统的人工焊接技术已经不能满足工业汽车车身焊接的需求。针对以上这个难题，本文提出基于机器人的车身焊接技术，由于机器人具有高精度、高效率、自动化程度高的特点，在对车身焊接的过程中，由机器人焊接取代人工焊接变得可行，并弥补了以往焊接的不足，焊接质量能够更加有效的满足工业制造的需求，对汽车的车身焊接起到一定的促进作用，从而有效地提高了车身焊接质量的精度和效率。

关键词：机器人；车身焊接；焊接质量

随着科学技术的迅速发展，汽车车身焊接已经逐步的淘汰了以往的人工焊接方式，由于工人焊接的操作具有较大的偶然性，还要依靠技术员的经验才能保证焊接的质量，现如今在汽车的流水线的生产上更多的是采用工业机器人进行制造生产，取代了传统的手工焊接方式，从根本上有效地保证了汽车车身焊接质量。然而利用机器人对汽车车身骨架进行焊接就会涉及到机器人的焊接路径规划和焊接工艺，因此对机器人的车身焊接技术的研究具有极其重要的作用。

1车身焊接工艺

1.1车身的结构和自动化生产

车身是指已经完成装配和焊接工艺，还没有进入涂装车间进行喷漆时的状态，此时车身是利用结构钢来支撑整个车身骨架，其主要由车门、车顶盖以及车身的周围部分等组成。车身对整车系统的性能有着极其重要的影响，也是构成汽车整车不可或缺的一部分。车身不仅仅决定着整车的美观、舒适、安全等方面，还支撑着汽车的动力系统、控制系统和安全驾驶系统。汽车车身的制造过程一般分为冲压、焊接和涂装。具体的步骤如下：第一步，将汽车所需要的钢板材料进行裁剪，使其符合车身的外廓尺寸，并利用冲压机将材料冲压成型；第二步，进入焊接车间，对车身进行焊接，主要是将车身的其他零部件按照一定的顺序进行焊接；第三步，也是最后一步，进入涂装车间，对车身所有的零部件进行电泳防锈处理，并清理车身表面的污垢，最后进行喷漆处理。其目的是防止加工完成的车身受到外界环境的锈蚀，损坏车身表面的光泽度和洁面度。在车身制造自动化生产过程中，通过工业机器人为对象，运用智能化的传输生产线，将各工件传输到指定位置，夹具夹紧，机器人进行焊接操作，焊接时，可有多台机器人协同作业，对不同的零部件进行点焊作业，焊完后，回到初始的位置，等待下一个工件的到来，并将焊接好的车身部件运送到下一个工艺，由装配机器人组装成一个完整的车身结构，最后焊接成型。

1.2工业机器人焊接系统组成

在汽车的制造生产中，通过点焊将所有零部件进行连接，其点焊的焊点大约在3000-5000个范围内，如果采用人工进行点焊的话，则很难保证焊接的质量。而如果改为机器人焊接，不但可以采用多个机器人同时进行焊接，缩短时间，还可以保证每个焊点的质量，对整个车身起到重要的作用。在机器人的点焊过程中，需要采用固定式的焊接夹具，保证工件的平衡，以方便多台机器人同时进行工作，从而提高车身的焊接效率和质量。

2点焊工艺的分析

2.1点焊的工作原理和影响因素

点焊是将工件置于两个电极臂之间形成搭接，将两个电极压紧，利用电流通过焊件产生的电阻热来融化母材金属，使工件连接在一起的方法。点焊具有操作简单、高效率、低成本和焊接的质量高等特点，在电子、仪表、家用电器等领域具有广泛的应用。焊接形成焊点分为预压、焊接、锻压和休止四个过程。

2.1.1预压。预压是指从带有恒定电压的焊钳的两个电极缓慢的靠近被焊接的工件，并利用焊钳对工件进行施压，其中，电压的稳定和施压的大小对焊接起着决定性作用，若压力太小，容易导致工件形成的回路电阻过大损坏焊接件。如果在焊接时，电压不够稳定或者电压偏高、偏低就会形成虚焊或断焊。总之预压的目的就是为了建立一个稳定的电流回路，为下一过程焊接做准备，从而确保焊接的电流密度具有良好的重复性，得到质量较高的焊件。

2.1.2焊接。焊接是对金属的加热和熔化过程。焊钳与焊件连接形成闭合的通电回路，使焊接区的温度迅速上升，工件表面形成高温塑性状态的连接区，并确保熔化后的金属不会因接触空气被氧化，金属在焊接中心处开始熔化。其中，焊接的时间的长短决定着焊接质量，焊接时间太长或者太短都不利于焊接质量。

2.1.3锻压。锻压是提高点焊质量的关键步骤，焊接过程完成之后，焊钳离开断开电源，此时金属由熔化状态向冷却、结晶过程转化。由于该结晶过程容易产生裂纹、缩孔，在焊接结束后，我们会对焊接区域施加一定的压力来减小焊接时的缺陷。

2.1.4休止。在休止的过程时，将电极松开，焊钳移动到下一焊点做好焊接的准备。

2.2车身点焊工艺对车身焊接质量的研究

2.2.1焊接电流

焊接时带有一定电压的焊钳与焊件接触形成电流回路，此时的电流就称为该焊接件的焊接电流，一般在104安培的范围内，焊接电流过小，焊件的热源不够，不对金属进行熔化，起不到焊接的效果；焊接电流过大时，加热过于强烈，会导致金属过热，容易损坏焊件的表面，致使焊件的性能下降。因此，在焊接时，要时刻注意焊接电流的变化，一般都配有稳压器，对焊接电流进行稳定的输出，减小因电流波动引起的焊接质量的缺陷。

2.2.2通电时间

点焊时的每一个焊接过程，通电时间是指，焊件通过电流到断开电流的时间，也就是焊件焊接的一个周期。当通电时间较短时，只能获得接触面的加热痕迹，随着通电时间的延长，就会形成塑性粘连的焊接区，出现熔化焊点，此时焊点尺寸也会不断增加。但如果通电时间过长，将会引起焊件表面过热，出现飞溅，致使零件表面质量出现焊接的缺陷。

2.2.3电极压力

点焊时，通过焊钳的电极对焊件施加一定的压力，我们称之为焊接时的电极压力，一般在103N之内。电极压力比较小时，由于焊接区金属的塑性变形范围比较窄，容易造成电流密度大，使得焊件加热速度大于塑性环扩展速度，产生飞溅，不利于焊件的焊接，对焊接质量没有实质性的保证。当焊钳的压力比较适中时，形成的闭合回路的接触电阻和电流密度都比较稳定，产生的总热量较均匀，焊点的熔化区域容易控制，得到的焊件的焊点强度会比较稳定。

3总结

通过对车身的结构特点和车身制造自动化生产线的分析，掌握了机器人在车身焊接过程中的特点，并对机器人焊接质量进行分析，对车身焊接过程中的影响因素进行了研究，同时对焊接中存在的问题做重点分析，以此提高焊接的质量对指导工业机器人实际生产有一定的现实意义。

参考文献：

［1］骆敏舟，方健．工业机器人的技术发展及其应用［J］．机械制造与自动化，2015(1)：1-4．

［2］金嘉琦，刘畅，徐振伟．基于改进蚁群算法的焊接机器人路径规划［J］．重型机械，2017(1)：44-46.

作者：宋文 单位：江铃汽车股份有限公司