機器人在汽車車身制造中的應用研究

何延發+趙曉巍

摘要：近年來，隨著我國汽車工業技術的不斷發展，機器人在汽車車身制造過程中的地位越來越高。汽車工業是支撐我國國民經濟發展的支柱型產業，其制造工藝的發展對提高國民經濟效益具有重要影響意義。智能化機械設備的研發和應用，在一定程度上加速了汽車制造工業自動化轉變，焊裝連接技術自動化改革徹底改變了傳統的汽車制造格局。

關鍵詞：機器人；汽車車身；汽車制造；焊裝連接技術

中圖分類號：TP278 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）09-0031-02

汽車車身在裝配和制造過程中會涉及到很多連接技術，并且該裝配連接技術的柔性要求也非常高。機器人的機械化行為非常準確，可以在短時間內實現快速裝配，并且其裝配技術的應用效果非常高。在焊裝車身工藝中，機器人系統不僅可以發揮生產優勢，還能創造出多種連接技術聯合制作的工業生產模式。

1 焊接機器人系統

1.1 焊接機器人系統特征簡述

焊接機器人在工業生產過程中，其技術應用特點相對獨立，在保持運動自由的情況下，能夠按照計算機程序軟件設定的程序進行工業操作。自動化是焊接機器人最特殊的功能，除了自動化性能，機器人還可以在短時間內進行機械組建，并且其柔韌程度很高。機器人系統表現出來的多樣化功能特征具有很強的時代意義，信息處理功能、先進制造技術、高準確度的操作行為為機器人系統帶來了很好的發展空間。

1.2 焊接機器人系統元件

焊裝機器人系統的組成構件，主要由以下幾部分組成：

（1）焊接機器人主體。主體包括電源控制座以及工作軸，其主體內部結構是機器人完成工業制造生產的基本結構，所以機器人在投入生產過程中，設備檢修人員經常會對其主體結構進行維修和技術測試，以保證其主體結構完整。機座、支架等結構連接在焊接機器人主體上，使機器人擁有抓重、靈活變動工藝方向、調節機座位置等功能。

（2）機器人控制器。控制器是連接計算機控制程序的電子信息傳送設備，工作人員會通過控制器來操控機器人進行工業生產。因為控制器中安裝的電子信號發射器可以在第一時間將工作指令傳達給機器人主體，機器人主體對操作指令進行詳細分析之后，再進行重復性的工業生產。

（3）轉換接頭。機器人在工作一段時間之后，其生產、焊接元件會產生相應磨損，這種磨損現象會嚴重降低生產、焊接元件的工作效果，所以系統會根據機器人運作的次數，定期對其工業生產接頭進行更換，以保持機器人隨時處在最佳工作狀態。

1.3 機器人系統功能性分析

通常情況下，機器人的一切操作工作指令都是由控制器傳送的，操作人員通過手動編程，將其所要進行的工業生產動作傳達給機器人，機器人進行拼裝或焊接工作。隨著機器人技術研究的不斷深入，其功能性也發生了很大的改變。現階段，很多汽車車身制造工業紛紛引用了機器人系統，其不僅可以完成傳統意義上焊接與拼裝工作，還能通過快速轉換接頭支架形成連續性生產結構，這種連續性生產模式不僅大大提升了車身制造的工作效率，還有效的降低了車身制造的成本。

2 機器人復合應用技術研究

2.1 激光焊接技術

焊接是車身制造工業中的重要組成內容，大部分應用在車身制造的機器人，其運動特性大多體現在焊接方面。由于車身焊接對焊接材料粘合程度的要求很高，所以其焊機技術應具有高強度、高密度、高熱度、高速度特點。機器人在進行焊接操作時，要想實現良好的焊接效果，必須對車身材料進行準確的、高密度的集中加熱。焊接技術的發展和應用使機器人的硬件設備組成更加完善，加入激光器、光導系統的機器人，其熱能控制性能更好。

2.2 在線檢測技術

機器人不僅具有很好的工業生產性能，其自動檢驗功能也非常好。機器人可以在完成一項工業生產任務之后，自動對其作業效果進行視覺檢測和質量評估。目前，機器人在車身制造方面的在線檢測技術已經發展的較為完善，在檢測車身體積、結構、材料質量情況方面出現誤差的可能性非常小。機器人主體中的視覺傳感器可以通過運動軌跡輕松的測量出操作行為的準確性，同時又因為測量對象通常和機器人主體相連，所以視覺傳感器可以利用固定支架實施定點測量，以做到在任何范圍內都可以對其操作行為進行效果測量。

2.3 車身點焊技術

點焊技術在傳統車身制造工藝中占據主導地位，工作人員在規劃車身制造計劃時通常會將點焊技術的應用內容作為重點研究項目。隨著車身制造技術的革新，制造板材物理性能的改變，機器人在點焊制造工藝中的應用效果越來越好。點焊技術相較于傳統焊接技術，其焊接精度、質量都有大幅度提高，并且其技術的靈活應用性能很好，所以點焊技術較為廣泛的應用在相對復雜的車身制造工藝領域，在產品性能提升和設備改造方面起到了積極的影響作用。

2.4 車身壓合技術

壓合技術在制造高品質車身中的應用效果很好，通常采用壓機與模具相結合的方式進行形狀壓合，機器人系統加入壓合技術之后，可以與滾輪進行相關的設計配合，在熱力壓縮的條件下，完成如天窗、四門兩蓋等高難度車身設計目標。所以壓合技術的技術柔韌性，可以大幅度增加機器人實現多品種混合生產，降低汽車企業車身制造的運營成本。

2.5 車身涂膠技術

涂膠技術與焊接技術相同，其主要目的表現車身在制造流程上，功能性的統一化，所以針對不同功能性元件，其采用的涂膠類型也大不相同。在合理利用車身材料物理性質與化學性質的條件下，機器人可以快速的進行減震、密封焊接，制造出不同結構形態的涂膠形狀。同時，因為涂膠的化學性質在復雜環境下很容易變形，所以在車身制造過程中，工作人員經常會采用機器人制造，來精確掌握涂膠技術的應用時間以及應用位置。

2.6 車身沖鉚技術

沖鉚技術在車身制造中的應用效果很好，沖鉚效率高，其車身制造成本會大幅度降低。機器人對沖鉚技術的掌握情況良好，可以在相對復雜的環境下實現沖孔處理，并在不損壞任何制造元件的前提下，將沖孔與車身螺母鉚接在一起，實現車身一體化的制造目標。由此可見，沖鉚技術對豐富車身制造材料、提升車身使用性能有很大影響。機器人使用沖鉚技術可以提升鉚接精度，實現車身各部分元件鋁合金連接的制作目標。

3 結語

通過上文對機器人在車身制造工業中的應用進行系統分析可知，機器人系統對實現車身制造工藝生產效率、節約勞動力、降低制造成本方面具有很好的作用。通過機器人參與制造生產，車身制造工藝完成了混合生產的發展目標，并且可以通過改變機器人不同操作程序來完成多種操作行為。針對批量化生產、多樣化生產的車身制造產業，機器人擁有的激光連接技術、涂膠技術、點焊技術、在線檢測技術在制造發展上占有絕對性優勢。

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