基于機器人的車身焊接技術研究

文/王義成（華域汽車車身零件（沈陽）有限公司）

一、車身焊接技術的發展變化

隨著汽車在人民生活中日益普及，人們越來越重視車輛使用安全性的問題。如今，為了保證車內人員安全，運用新的技術在車身前后部分設置吸能區功能。所謂吸能區功能的使用，是在汽車發生沖撞時所應急的保護措施，吸能區吸收并及時減緩碰撞對車身所帶來的大部分沖擊，從而確保車內駕乘人員的安全。吸能區的能量吸收，是通過能量吸收區在力的作用下發生材料變形來實現的。材料的變形需要消耗大部分的作用力，為了做到減少車身的沖擊力的作用。因此，在修理發生碰撞的車輛時，需要恢復吸能區的功能，以確保再次發生事故時防止對駕乘人員的安全的第二次沖擊。傳統的焊接方法已經無法實現吸能區的恢復技術，因此，傳統的焊接方法已不再適用于現代社會的車身修復工作的應用。目前，大部分車身的材料都在向高強度、超高強度鋼轉變，以實現減重、節約資源、減少廢氣、降低燃油經濟性的目標。這種新材料的高強度，使其很容易達到汽車設計所需的強度。因此，新的技術不會像現有的技術那樣使得車身的鋼板變得沉重，而是能夠減輕車身的重量。此外，高強度鋼板對熱敏感，鋼板在加熱后性能會發生變化，而這個時候進行修復還用加熱焊接技術，很容易造成巨大的安全問題。因此，現在的車身修復工作運用原有的傳統加熱焊接技術已經無法滿足工藝要求了，需要與時俱進的引入新的技術方式。

二、機器人的車身焊接技術分析

（一）車身的結構和自動化生產

在已經完場裝配與焊接工序，但是還沒有進入涂裝車間進行噴漆狀態的車身，此時由整個車身骨架主要采用結構鋼來支撐車門、車頂和車身周圍部分組成的整個車身。車輛系統中對車身的性能有著非常重要的要求，是車輛的一個重要組成部分。車身不僅對車輛的美觀、舒適和安全起著重要作用，而且還支撐著車輛的動力系統、控制系統和安全駕駛系統。車身制造工藝一般分為沖壓、焊接和噴漆。下面是具體步驟：第一步是將汽車所需的鋼板材料切割成適合車身外觀尺寸的材料，并用壓力機將材料壓制成型。第二步是進入焊接車間。車身焊接車間主要是按照特定的順序焊接車身的不同部位。第三步也是最后一步，是進入涂裝車間進行對車身所有的零部件進行最后加工，需要進行電泳防銹處理，并將車身表面的污垢進行處理，最后進行車身噴劑的處理。最終的效果是預防成品車輛因外在因素使車身被腐蝕，避免破壞車身表面的光澤度和潔面度。在汽車車身制造生產過程中主要運用自動化，通過運用工業機器人對所需要的零部件進行智能轉移到生產線，并將所需要的工件轉移到指定位置，進行合理有效地運用夾具夾緊，使其機器人進行及時的焊接。在焊接過程中，運用多臺機器人可以有效地協同工作，對不同的零件進行對應點焊。焊接完成后返回原位，等待下一個工作元件的到來，將焊接好的車身零件移至下一道工序，然后由機器人對車身結構進行完整組裝，最后制作成型。

（二）工業機器人焊接系統組成

在汽車制造業中，所有零件都是通過點焊連接起來的，點焊的數量需要達到3000到5000個左右。而使用傳統的手工點焊時，焊接質量卻難以保證高效完成。通過切換到機器人進行焊接工作時，可以同時應用多個機器人進行焊接運作，大大縮短制造業焊接時間，保證每個焊接點的質量高效對應，對整個車身起到重要的作用。機器人點焊過程還需要固定的焊接夾具來保證工件的平衡，同時方便多臺機器人工作，提高制作車身的焊接效率以保證制作質量。

（三）焊接電流

在焊接工作時，帶有定量的電壓焊鉗與焊件觸碰從而形成電流回路，此時的電流與焊件的焊接電流，一般在10安培的范圍內。而焊接電流過小時，焊接熱源不夠，金屬不熔化，達不到焊接所需要的效果。而焊接電流過大，加熱過強，金屬過熱，焊縫表面易損壞，焊接性能變差。因此，在焊接過程中必須高度注意焊接電流的變化情況，通常對焊接電流進行穩定的輸出，減小因電流波動引起的焊接質量的缺陷。

三、結語

簡而言之，由于先進工業技術的快速發展，汽車行業的智能控制水平不斷提高。隨著汽車用戶功能的多樣化，必須要拓展和豐富汽車行業的生產方式，逐步淘汰陳舊的大型單線生產技術。機器人具有高精度、高效率、自動化程度高等特點，機器人焊接在車身焊接過程中可替代人工焊接，彌補了常規焊接的不足。焊接質量更能滿足工業制造的需要，對汽車車身焊接起到特定的促進作用，能有效提高焊接質量的精度和效率。