機(jī)器人在汽車(chē)車(chē)身制造中的應(yīng)用研究

何延發(fā)+趙曉巍

摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人在汽車(chē)車(chē)身制造過(guò)程中的地位越來(lái)越高。汽車(chē)工業(yè)是支撐我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)，其制造工藝的發(fā)展對(duì)提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)效益具有重要影響意義。智能化機(jī)械設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用，在一定程度上加速了汽車(chē)制造工業(yè)自動(dòng)化轉(zhuǎn)變，焊裝連接技術(shù)自動(dòng)化改革徹底改變了傳統(tǒng)的汽車(chē)制造格局。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人；汽車(chē)車(chē)身；汽車(chē)制造；焊裝連接技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP278 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）09-0031-02

汽車(chē)車(chē)身在裝配和制造過(guò)程中會(huì)涉及到很多連接技術(shù)，并且該裝配連接技術(shù)的柔性要求也非常高。機(jī)器人的機(jī)械化行為非常準(zhǔn)確，可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速裝配，并且其裝配技術(shù)的應(yīng)用效果非常高。在焊裝車(chē)身工藝中，機(jī)器人系統(tǒng)不僅可以發(fā)揮生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，還能創(chuàng)造出多種連接技術(shù)聯(lián)合制作的工業(yè)生產(chǎn)模式。

1 焊接機(jī)器人系統(tǒng)

1.1 焊接機(jī)器人系統(tǒng)特征簡(jiǎn)述

焊接機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，其技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立，在保持運(yùn)動(dòng)自由的情況下，能夠按照計(jì)算機(jī)程序軟件設(shè)定的程序進(jìn)行工業(yè)操作。自動(dòng)化是焊接機(jī)器人最特殊的功能，除了自動(dòng)化性能，機(jī)器人還可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行機(jī)械組建，并且其柔韌程度很高。機(jī)器人系統(tǒng)表現(xiàn)出來(lái)的多樣化功能特征具有很強(qiáng)的時(shí)代意義，信息處理功能、先進(jìn)制造技術(shù)、高準(zhǔn)確度的操作行為為機(jī)器人系統(tǒng)帶來(lái)了很好的發(fā)展空間。

1.2 焊接機(jī)器人系統(tǒng)元件

焊裝機(jī)器人系統(tǒng)的組成構(gòu)件，主要由以下幾部分組成：

（1）焊接機(jī)器人主體。主體包括電源控制座以及工作軸，其主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)是機(jī)器人完成工業(yè)制造生產(chǎn)的基本結(jié)構(gòu)，所以機(jī)器人在投入生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)備檢修人員經(jīng)常會(huì)對(duì)其主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修和技術(shù)測(cè)試，以保證其主體結(jié)構(gòu)完整。機(jī)座、支架等結(jié)構(gòu)連接在焊接機(jī)器人主體上，使機(jī)器人擁有抓重、靈活變動(dòng)工藝方向、調(diào)節(jié)機(jī)座位置等功能。

（2）機(jī)器人控制器?？刂破魇沁B接計(jì)算機(jī)控制程序的電子信息傳送設(shè)備，工作人員會(huì)通過(guò)控制器來(lái)操控機(jī)器人進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。因?yàn)榭刂破髦邪惭b的電子信號(hào)發(fā)射器可以在第一時(shí)間將工作指令傳達(dá)給機(jī)器人主體，機(jī)器人主體對(duì)操作指令進(jìn)行詳細(xì)分析之后，再進(jìn)行重復(fù)性的工業(yè)生產(chǎn)。

（3）轉(zhuǎn)換接頭。機(jī)器人在工作一段時(shí)間之后，其生產(chǎn)、焊接元件會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)磨損，這種磨損現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重降低生產(chǎn)、焊接元件的工作效果，所以系統(tǒng)會(huì)根據(jù)機(jī)器人運(yùn)作的次數(shù)，定期對(duì)其工業(yè)生產(chǎn)接頭進(jìn)行更換，以保持機(jī)器人隨時(shí)處在最佳工作狀態(tài)。

1.3 機(jī)器人系統(tǒng)功能性分析

通常情況下，機(jī)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(guò)手動(dòng)編程，將其所要進(jìn)行的工業(yè)生產(chǎn)動(dòng)作傳達(dá)給機(jī)器人，機(jī)器人進(jìn)行拼裝或焊接工作。隨著機(jī)器人技術(shù)研究的不斷深入，其功能性也發(fā)生了很大的改變?，F(xiàn)階段，很多汽車(chē)車(chē)身制造工業(yè)紛紛引用了機(jī)器人系統(tǒng)，其不僅可以完成傳統(tǒng)意義上焊接與拼裝工作，還能通過(guò)快速轉(zhuǎn)換接頭支架形成連續(xù)性生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，這種連續(xù)性生產(chǎn)模式不僅大大提升了車(chē)身制造的工作效率，還有效的降低了車(chē)身制造的成本。

2 機(jī)器人復(fù)合應(yīng)用技術(shù)研究

2.1 激光焊接技術(shù)

焊接是車(chē)身制造工業(yè)中的重要組成內(nèi)容，大部分應(yīng)用在車(chē)身制造的機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)特性大多體現(xiàn)在焊接方面。由于車(chē)身焊接對(duì)焊接材料粘合程度的要求很高，所以其焊機(jī)技術(shù)應(yīng)具有高強(qiáng)度、高密度、高熱度、高速度特點(diǎn)。機(jī)器人在進(jìn)行焊接操作時(shí)，要想實(shí)現(xiàn)良好的焊接效果，必須對(duì)車(chē)身材料進(jìn)行準(zhǔn)確的、高密度的集中加熱。焊接技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用使機(jī)器人的硬件設(shè)備組成更加完善，加入激光器、光導(dǎo)系統(tǒng)的機(jī)器人，其熱能控制性能更好。

2.2 在線檢測(cè)技術(shù)

機(jī)器人不僅具有很好的工業(yè)生產(chǎn)性能，其自動(dòng)檢驗(yàn)功能也非常好。機(jī)器人可以在完成一項(xiàng)工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)之后，自動(dòng)對(duì)其作業(yè)效果進(jìn)行視覺(jué)檢測(cè)和質(zhì)量評(píng)估。目前，機(jī)器人在車(chē)身制造方面的在線檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的較為完善，在檢測(cè)車(chē)身體積、結(jié)構(gòu)、材料質(zhì)量情況方面出現(xiàn)誤差的可能性非常小。機(jī)器人主體中的視覺(jué)傳感器可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)軌跡輕松的測(cè)量出操作行為的準(zhǔn)確性，同時(shí)又因?yàn)闇y(cè)量對(duì)象通常和機(jī)器人主體相連，所以視覺(jué)傳感器可以利用固定支架實(shí)施定點(diǎn)測(cè)量，以做到在任何范圍內(nèi)都可以對(duì)其操作行為進(jìn)行效果測(cè)量。

2.3 車(chē)身點(diǎn)焊技術(shù)

點(diǎn)焊技術(shù)在傳統(tǒng)車(chē)身制造工藝中占據(jù)主導(dǎo)地位，工作人員在規(guī)劃車(chē)身制造計(jì)劃時(shí)通常會(huì)將點(diǎn)焊技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容作為重點(diǎn)研究項(xiàng)目。隨著車(chē)身制造技術(shù)的革新，制造板材物理性能的改變，機(jī)器人在點(diǎn)焊制造工藝中的應(yīng)用效果越來(lái)越好。點(diǎn)焊技術(shù)相較于傳統(tǒng)焊接技術(shù)，其焊接精度、質(zhì)量都有大幅度提高，并且其技術(shù)的靈活應(yīng)用性能很好，所以點(diǎn)焊技術(shù)較為廣泛的應(yīng)用在相對(duì)復(fù)雜的車(chē)身制造工藝領(lǐng)域，在產(chǎn)品性能提升和設(shè)備改造方面起到了積極的影響作用。

2.4 車(chē)身壓合技術(shù)

壓合技術(shù)在制造高品質(zhì)車(chē)身中的應(yīng)用效果很好，通常采用壓機(jī)與模具相結(jié)合的方式進(jìn)行形狀壓合，機(jī)器人系統(tǒng)加入壓合技術(shù)之后，可以與滾輪進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)配合，在熱力壓縮的條件下，完成如天窗、四門(mén)兩蓋等高難度車(chē)身設(shè)計(jì)目標(biāo)。所以壓合技術(shù)的技術(shù)柔韌性，可以大幅度增加機(jī)器人實(shí)現(xiàn)多品種混合生產(chǎn)，降低汽車(chē)企業(yè)車(chē)身制造的運(yùn)營(yíng)成本。

2.5 車(chē)身涂膠技術(shù)

涂膠技術(shù)與焊接技術(shù)相同，其主要目的表現(xiàn)車(chē)身在制造流程上，功能性的統(tǒng)一化，所以針對(duì)不同功能性元件，其采用的涂膠類(lèi)型也大不相同。在合理利用車(chē)身材料物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)的條件下，機(jī)器人可以快速的進(jìn)行減震、密封焊接，制造出不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的涂膠形狀。同時(shí)，因?yàn)橥磕z的化學(xué)性質(zhì)在復(fù)雜環(huán)境下很容易變形，所以在車(chē)身制造過(guò)程中，工作人員經(jīng)常會(huì)采用機(jī)器人制造，來(lái)精確掌握涂膠技術(shù)的應(yīng)用時(shí)間以及應(yīng)用位置。

2.6 車(chē)身沖鉚技術(shù)

沖鉚技術(shù)在車(chē)身制造中的應(yīng)用效果很好，沖鉚效率高，其車(chē)身制造成本會(huì)大幅度降低。機(jī)器人對(duì)沖鉚技術(shù)的掌握情況良好，可以在相對(duì)復(fù)雜的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)沖孔處理，并在不損壞任何制造元件的前提下，將沖孔與車(chē)身螺母鉚接在一起，實(shí)現(xiàn)車(chē)身一體化的制造目標(biāo)。由此可見(jiàn)，沖鉚技術(shù)對(duì)豐富車(chē)身制造材料、提升車(chē)身使用性能有很大影響。機(jī)器人使用沖鉚技術(shù)可以提升鉚接精度，實(shí)現(xiàn)車(chē)身各部分元件鋁合金連接的制作目標(biāo)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上文對(duì)機(jī)器人在車(chē)身制造工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)分析可知，機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)實(shí)現(xiàn)車(chē)身制造工藝生產(chǎn)效率、節(jié)約勞動(dòng)力、降低制造成本方面具有很好的作用。通過(guò)機(jī)器人參與制造生產(chǎn)，車(chē)身制造工藝完成了混合生產(chǎn)的發(fā)展目標(biāo)，并且可以通過(guò)改變機(jī)器人不同操作程序來(lái)完成多種操作行為。針對(duì)批量化生產(chǎn)、多樣化生產(chǎn)的車(chē)身制造產(chǎn)業(yè)，機(jī)器人擁有的激光連接技術(shù)、涂膠技術(shù)、點(diǎn)焊技術(shù)、在線檢測(cè)技術(shù)在制造發(fā)展上占有絕對(duì)性?xún)?yōu)勢(shì)。

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