楊強(qiáng)

摘 要：隨著科技的發(fā)展時(shí)代的進(jìn)步，汽車(chē)行業(yè)的技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，焊接機(jī)器人技術(shù)被廣泛運(yùn)用到汽車(chē)制造業(yè)，最初是投入到汽車(chē)零部件的應(yīng)用，尤為突出的是在應(yīng)用在汽車(chē)底盤(pán)的焊接和生產(chǎn)中。筆者從諸多品牌的汽車(chē)制造過(guò)程中對(duì)汽車(chē)底盤(pán)件機(jī)器人柔性焊接生產(chǎn)線設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行分析，闡述了焊接生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中應(yīng)用機(jī)器人焊接的效果，總結(jié)本次實(shí)踐研究的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，并提出一些相應(yīng)的柔性焊接機(jī)器人系統(tǒng)，為市場(chǎng)的發(fā)展提供更多的產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)底盤(pán);機(jī)器人柔性焊接生產(chǎn)線;設(shè)計(jì)

機(jī)器人柔性焊接系統(tǒng)引入我國(guó)時(shí)間較短，同國(guó)外相比應(yīng)用面過(guò)于狹窄，還有很大的發(fā)展空間，累積更多的經(jīng)驗(yàn)。機(jī)器人柔性系統(tǒng)的應(yīng)用，標(biāo)志著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域焊接技術(shù)的發(fā)展方向。

1.機(jī)器人焊接系統(tǒng)的常見(jiàn)應(yīng)用方式

1.1滑軌和機(jī)器人焊接工作車(chē)間

機(jī)器人焊接系統(tǒng)主要是由滑軌和焊接工作車(chē)間構(gòu)成，使用兩套夾將其固定在滑動(dòng)小車(chē)上。其工作原理：?jiǎn)?dòng)氣缸驅(qū)動(dòng)，使兩個(gè)夾具輪番進(jìn)入焊接區(qū)進(jìn)行作業(yè)，操作員只需要另一邊進(jìn)行下料即可。機(jī)器人焊接系統(tǒng)在很大程度上減輕了操作員的工作量，減少了企業(yè)人力消耗提高了工作效率。利用兩臺(tái)機(jī)器人焊接系統(tǒng)，在不同工作車(chē)間分工協(xié)作完成焊接與下料同步進(jìn)行，這種方式有效節(jié)省了變位器旋轉(zhuǎn)時(shí)間。雙夾具滑軌機(jī)器人焊接系統(tǒng)，能夠成分利用其優(yōu)勢(shì)同時(shí)進(jìn)行作業(yè)具有較高的可靠性，但是，其對(duì)焊接的工件尺寸有嚴(yán)格的要求，一般控制在直徑6m以?xún)?nèi)。該操作生產(chǎn)實(shí)例可參考：大眾下?lián)u臂焊接生產(chǎn)線。

1.2焊接機(jī)器人工作車(chē)間和固定式單、雙夾具

該結(jié)構(gòu)操作原理較為簡(jiǎn)便，主要根據(jù)變位機(jī)變動(dòng)夾具位置，從而完成機(jī)器人對(duì)汽車(chē)不同位置的焊接。由于其操作結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特性，出現(xiàn)系統(tǒng)故障的頻率相對(duì)來(lái)說(shuō)較低，但另一方面，機(jī)器人在等待裝卸的過(guò)程中閑置時(shí)段較多利用率比較低，因此很少被新的焊接線所用。

1.3焊接機(jī)器人工作車(chē)間和帶變位機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)

焊接機(jī)器人工作車(chē)間和帶變位機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)系統(tǒng)，是現(xiàn)階段在生產(chǎn)線中運(yùn)用最為普遍的形式，具有結(jié)構(gòu)緊密的特點(diǎn)。其主要運(yùn)行結(jié)構(gòu)是：轉(zhuǎn)臺(tái)組+兩副夾具帶變位器。兩幅夾具的配合使用可以完成不同的焊接作業(yè)滿(mǎn)足不同工藝要求。并且，在焊接作業(yè)過(guò)程中，兩副夾具可以同時(shí)完成不同的焊接工作，因此機(jī)器人的利用率較高，同時(shí)能夠適應(yīng)空間限制完成不同空間的焊接，在使用焊接機(jī)器人工作車(chē)間和帶變位機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)系統(tǒng)的時(shí)候，要合理安排其運(yùn)動(dòng)形式避免出現(xiàn)故障，提高生產(chǎn)效率。

1.4焊接機(jī)器人工作車(chē)間和協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)式外軸

該系統(tǒng)可在常規(guī)變位器不能達(dá)到3600焊接的情況下，協(xié)調(diào)式外軸配合機(jī)器人共同操作，就可以完成360°上環(huán)焊縫的焊接工作，因此，在焊接生產(chǎn)線使用較為廣泛。

1.5機(jī)器人中置式工作車(chē)間

該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)臺(tái)有2個(gè)，變位器共計(jì)4套，這種組成形式能夠確保在焊接多種產(chǎn)品零件時(shí)更加快捷、方便、高效。尤為突出的是其在處理生產(chǎn)任務(wù)分布不平衡的情況下，可以實(shí)行較為合理的配置，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人利用率的提高。但從另外一方面考慮，機(jī)器人中置式系統(tǒng)電器方面發(fā)生故障的頻率比較高，并且占用空間資源較大不利于生產(chǎn)，因而沒(méi)有得到廣泛運(yùn)用。

1.6機(jī)器人焊接自動(dòng)生產(chǎn)線

這種機(jī)器人運(yùn)作系統(tǒng)主要是由懸掛輸送鏈和數(shù)臺(tái)機(jī)器人焊接系統(tǒng)組合而成，多臺(tái)機(jī)器人相互協(xié)調(diào)完成對(duì)產(chǎn)品的加工和焊接。根據(jù)其焊縫平整質(zhì)量較高，在焊接變形方面問(wèn)題較小，因此是未來(lái)轎車(chē)底盤(pán)焊接的主流發(fā)展方向。

2.對(duì)機(jī)器人的焊接生產(chǎn)線進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)方案

2.1機(jī)器人的焊接生產(chǎn)規(guī)劃

總體來(lái)看，機(jī)器人的焊接生產(chǎn)線應(yīng)該遵循幾個(gè)重要步驟，一般有如下幾點(diǎn)：第一，需要履行生產(chǎn)要求，完善生產(chǎn)規(guī)范;第二，確保生產(chǎn)線的柔性較高，更加方便生產(chǎn);第三，在焊接后，要確保其質(zhì)量過(guò)關(guān)，例如事先研究焊接縫的特征以及分布，利用雙機(jī)器人將前車(chē)架上的總成焊接對(duì)稱(chēng)并實(shí)施對(duì)接，以防出現(xiàn)焊接過(guò)程中的失誤或變形等問(wèn)題，前車(chē)架中的零件需要總成焊接，那么其焊縫屬于分布較為平均的，因此，優(yōu)先焊接影響較小的部位，能夠有效規(guī)避上述問(wèn)題。同時(shí)，焊縫的長(zhǎng)度、數(shù)量等數(shù)據(jù)需要與工作時(shí)長(zhǎng)、年產(chǎn)量相對(duì)應(yīng)，例如每年工作251天、年產(chǎn)量為10000套的生產(chǎn)規(guī)定，就需要8套焊接機(jī)器人參與工作，機(jī)器人都配備焊接變位機(jī)以及可清洗設(shè)備，機(jī)器人運(yùn)作過(guò)程中，還有變位機(jī)的調(diào)動(dòng)、協(xié)調(diào)。從時(shí)間上來(lái)看，焊槍的清理以及裝卸時(shí)間同屬于輔助時(shí)間中，均為每1件5秒，而機(jī)器人的空行程以及焊接縫時(shí)間同屬于機(jī)器人焊接時(shí)間，前者時(shí)間為3秒/條，后者為每秒0.8cm。

2.2機(jī)器人系統(tǒng)柔性特點(diǎn)在市場(chǎng)中的要求

在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，汽車(chē)制造企業(yè)在發(fā)展中面臨著諸多嚴(yán)峻的考驗(yàn)，僅靠單一的機(jī)器人柔性特點(diǎn)，是無(wú)法滿(mǎn)足企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的發(fā)展需要。因此，在生產(chǎn)技術(shù)上，必須靈活應(yīng)變?nèi)嵝陨a(chǎn)，高度柔化機(jī)器人焊接系統(tǒng)，以期在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中經(jīng)久不衰。對(duì)于柔性化的機(jī)器人焊接系統(tǒng)的定義是：高效率的完成電信號(hào)、配管、配線快速改換、控制程序、調(diào)換氣等，同時(shí)要滿(mǎn)足快速轉(zhuǎn)換和預(yù)置，最大程度發(fā)揮機(jī)器人的功效，滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的需求。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于汽車(chē)而言最重要的結(jié)構(gòu)安全件是汽車(chē)底盤(pán)，汽車(chē)底盤(pán)具有工件易變形、其焊接量大等一系列特點(diǎn)，因此，汽車(chē)的焊接質(zhì)量直接關(guān)系到駕駛者的生命安全。在未來(lái)，汽車(chē)底盤(pán)焊機(jī)的發(fā)展前景是機(jī)器人焊接柔性生產(chǎn)線。機(jī)器人焊接系統(tǒng)，幾乎不需要人工操作就能完成整套汽車(chē)底盤(pán)焊接工作，其主要優(yōu)勢(shì)是機(jī)器人焊接可在一個(gè)車(chē)間內(nèi)完成一系列焊接工作，并且只需通過(guò)改變其示教程序和相關(guān)的工裝夾具就能對(duì)不同型號(hào)的產(chǎn)品進(jìn)行焊接。對(duì)機(jī)器人周邊控制系統(tǒng)進(jìn)行柔性設(shè)計(jì)，使一套機(jī)器人能夠完成不同要求的焊接，將機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到最大限度，從而滿(mǎn)足企業(yè)不同生產(chǎn)需求，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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