焊接機器人在汽車座椅生產中的應用研究

魏安平

（華菱星馬汽車（集團）股份有限公司，馬鞍山 243000）

當工業革命不斷深化和廣泛運用的背景下，我國汽車行業的焊接技術正在向智能化、信息化、環保化的方向發展和邁進，隨著汽車行業的競爭日趨激烈，汽車零部件生產面臨更多的商機和挑戰。我們要在現代工業機器人技術快速發展的前提下，思考和探索焊接機器人在汽車座椅生產中的應用，更好地縮短汽車座椅零件產品的開發周期，降低生產工人的勞動強度，更好地提升生產效率和質量。

1 焊接機器人技術

焊接機器人是一種極其典型的工業機器人，以焊接工作為主，并必要時進行切割、噴涂等操作，是一種可重復編程、多功能的自動控制設備。可以在機器的最后一個連接法蘭配置不同的執行裝置和工具。機器人由軟硬件系統構成，焊接裝置則分為點焊和弧焊裝置。焊接機器人的主要焊機方式為熔化極、非熔化極、釬焊、火焰切割、機器人點焊等。

2 焊接機器人在汽車座椅生產中的應用分析

由于汽車座椅的生產材料大多是薄壁的板材零件，如果采用人工焊接的方式極易出現氣孔、夾渣、咬邊、裂紋、焊瘤、弧坑、焊穿等缺陷，而且人工焊接的勞動強度極大、工作環境較為惡劣。為此，可以在汽車座椅生產過程中采用自動化焊接方式，引入焊接機器人的技術和手段。將勞動者脫離繁重、有毒的工作環境，也較好地提升汽車座椅骨架、總成尺寸的精度，確保汽車座椅生產產品的質量和效率，滿足人們的乘坐舒適性、安全性需求。

2.1 汽車座椅骨架焊接工藝研究

汽車座椅骨架是汽車座椅總成中的核心零部件，其生產相對復雜和專業。汽車座椅生產的總體流程，如圖1所示。

圖1 汽車座椅生產總體流程

2.2 汽車座椅骨架焊接工藝

汽車座椅骨架的焊接工序較多，其焊接工藝流程如圖2所示。

圖2 汽車座椅骨架的焊接工序

在汽車座椅骨架的生產流程之中，要采用焊接機器人、鋼絲彎曲機等主要設備。要根據汽車座椅焊接的具體情況，添加點焊機器人、弧焊機器人，并采用雙工位設計模式，從而較好地保證生產節拍的需求，更好地提升焊接的效率。同時，在進行汽車座椅骨架焊接的工位之中，還可以配置焊接胎夾具。對于焊接機器人來說主要采用氣動夾緊模式，并配置相應的快速更換接頭，可以根據生產工作的實際需求更換，較好地保證機器人焊接的精度和效率。另外，可以運用叉車裝置和設備移動原料，使之準確快速地到達相應的工位，并且，還要設置相應的滑道，可以將總成的產品移送到存放區域。

2.3 焊接機器人工作站分析

在焊接機器人應用于汽車座椅的生產之中，焊接機器人工作站是極其關鍵的部分，主要由OTC焊接機器人、OTC電源、送絲裝置及預熱裝置、變位機、OTC伺服變壓器、WID夾具、WID操作臺等構成。具體的系統配置主要包括：

（1）總容量為30kVA的供電系統。

（2）供氣系統。在這個系統之中，空氣壓縮流量要大于300L/min，壓力要達到0.5MPa，同時還要過濾出水及油體。

（3）機器人控制裝置及接口。焊接機器人的操作間由線纜實現連接，在配置相應的送絲裝置的條件下，可以實現對焊接機器人的控制。可以引出機器人的6軸伺服電機碼盤信號電纜及動力電纜，與航空插座相對接；引出焊接機器人的外部伺服對應的信號和動力電纜，與電機航空插座相對接。并將機器人的輸出輸入接口與可編程設備相對接，可以使系統處于預設狀態。

機器人工作站的主要工作機制和原理，具體包括以下內容：

（1）明確示教軌跡。要預先對機器的示教程序進行軌跡設定，校準焊槍及基準點的位置，做好示教的程序編寫，在PLC裝置及示教程序的共同管控下實現。同時，焊接機器人控制器內部的交流伺服單元可以控制變位機。

（2）優化焊接參數。在焊接機器人應用于汽車座椅骨架的過程中，要考慮到汽車座椅的骨架厚度不一致的現象，采用分區段設置電弧電壓、焊接電流的措施，實現對不同地點的焊接速度的設置，以有效地實現對焊接終端及熄弧過程的管控。同時，要在焊接操作之前重置用戶坐標系，準確地感應和探測需要焊接的工件位置，確定其水平位及垂直位，并在焊接系統中進行自動校正和調整，以規避位置不準確而引發的焊接問題，較好地保證焊接的精度。值得一提的是，焊接機器人具有極高的再現精度，可以對于相同的焊接元件重復同樣的焊接程序，從而減少示教過程，極大地提高了生產效率。

2.4 焊接機器人的輕量化設計應用

為了更好地提升焊接機器在汽車座椅中的生產應用，還要對焊接機器人的整體結構進行適宜的輕量化優化和設計。在確保機器原有的負載能力不變的前提下，利用機電一體化的思想，多采用一些模塊化的輕型旋轉關節，可以較好地保證焊接機器人生產中的靈活性和輕量化。

3 結語

總之，在汽車行業零部件的生產應用過程中，可以引入焊接機器人的先進裝置和流程。通過不斷優化和改進焊接機器人在汽車座椅骨架焊接的工藝和工裝，更好地提升汽車座椅的生產加工效率，降低生產作業成本，提升汽車座椅生產的整體產品質量。