一種汽車焊裝自動(dòng)焊改進(jìn)方法

溫強(qiáng)龍，茅衛(wèi)東，李金山，戴競(jìng)，趙楊好

（蕪湖凱翼汽車有限公司，安徽蕪湖241000）

一種汽車焊裝自動(dòng)焊改進(jìn)方法

溫強(qiáng)龍，茅衛(wèi)東，李金山，戴競(jìng)，趙楊好

（蕪湖凱翼汽車有限公司，安徽蕪湖241000）

焊裝焊接自動(dòng)化原理，生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題及解決方案。電動(dòng)缸特點(diǎn)。

自動(dòng)焊；隨性機(jī)構(gòu)；電動(dòng)缸

0 前言

目前采用的電焊設(shè)備主要有手工點(diǎn)焊，專機(jī)多點(diǎn)焊和機(jī)器人焊。手工點(diǎn)焊設(shè)備簡(jiǎn)單，采用普通電阻焊機(jī)，由手工操作焊鉗依次對(duì)車身每個(gè)焊點(diǎn)進(jìn)行焊接，其生產(chǎn)線設(shè)備投資及維護(hù)成本低，靈活性好，但存在勞動(dòng)強(qiáng)度高、效率較低、人工定位不精確、焊點(diǎn)質(zhì)量一致性與焊點(diǎn)外觀質(zhì)量較差等弊端，因此將難以滿足人們對(duì)汽車制造質(zhì)量越來越高的要求。專機(jī)多點(diǎn)焊是采用多點(diǎn)焊機(jī)進(jìn)行焊接，適用于焊裝結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、焊點(diǎn)密集、接頭搭邊小、操作困難、焊接質(zhì)量難以保證等特征的工件，但是多點(diǎn)焊設(shè)備投資多、專用性強(qiáng)，只適用于某一種產(chǎn)品焊接，柔性差。機(jī)器人焊是由點(diǎn)焊機(jī)器人執(zhí)行，具有自動(dòng)化程度高，柔性強(qiáng)，焊接質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，但是其前期投資和后期維護(hù)成本高，回收期太長(zhǎng)，投入產(chǎn)出比低，不利于快速推廣。

1 自動(dòng)焊接方式介紹

傀儡焊。借助外界人工焊接對(duì)生產(chǎn)線上焊接通道不暢通、普通焊鉗不能焊接的零件進(jìn)行的一種焊接，即通過焊鉗在輔助機(jī)構(gòu)上進(jìn)行焊接，輔助機(jī)構(gòu)引至需要焊接的零件位置從而完成焊接。

自動(dòng)焊。通過可編程控制器對(duì)焊鉗的運(yùn)動(dòng)軌跡及焊接參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制，使焊鉗按照工藝的規(guī)定進(jìn)行自動(dòng)焊接。

傀儡焊、自動(dòng)焊2種方法的區(qū)別在于自動(dòng)焊不需要人工操作，傀儡焊需要人工操作。這2種焊接方式可以取代人工和機(jī)器人無法做到的特殊部位的焊接，但對(duì)零件質(zhì)量要求（即零件一致性要求）較高，如零件精度達(dá)不到要求時(shí)，易引發(fā)焊接設(shè)備故障。

目前可編程控制器已大量運(yùn)用到汽車焊接生產(chǎn)線，發(fā)展趨勢(shì)是不采用傀儡焊，完全采用自動(dòng)焊，減少人工操作強(qiáng)度，進(jìn)而降低企業(yè)的運(yùn)行成本。

2 自動(dòng)焊工作形式

（1）單面單點(diǎn)焊。焊接電源負(fù)極與焊接本體連接，焊接電源正極與電極連接，電極接觸焊件焊接，焊接1個(gè)點(diǎn)。背面無電極壓痕，如用于門蓋包邊固定，缺點(diǎn)是焊件易分流、焊接熔點(diǎn)差，只能作為定位。

（2）雙面單點(diǎn)焊。焊接電源正負(fù)極與傀儡焊鉗的動(dòng)靜鉗臂連接在焊件上下側(cè)，焊接1個(gè)點(diǎn)。焊接熔點(diǎn)效果好，適用于大型、移動(dòng)有困難的焊件，可以避免焊件焊接分流。如用于車身骨架裙邊焊接。缺點(diǎn)是1個(gè)電磁閥控制1個(gè)傀儡焊鉗，程序邏輯復(fù)雜，控制點(diǎn)多，故障率高。

（3）單面雙點(diǎn)原理。單面雙點(diǎn)焊是2臺(tái)變壓器和2個(gè)電極安放在焊件同一側(cè)，另一側(cè)采用導(dǎo)電銅墊板連接，同時(shí)焊接2個(gè)點(diǎn)。表面件無電極壓痕，生產(chǎn)率高，適用于大型、移動(dòng)有困難的焊件，如用于大型客車側(cè)圍拼裝連接表面。缺點(diǎn)是焊接點(diǎn)易分流，出現(xiàn)弱焊和虛焊。

（4）雙面雙點(diǎn)電焊。2臺(tái)變壓器分別對(duì)焊件兩側(cè)成對(duì)電極供電，在1個(gè)循環(huán)中同時(shí)形成2個(gè)焊點(diǎn)。電源在同一瞬間的極性相反，相當(dāng)于雙面單點(diǎn)焊，這種電路也叫推挽式電路。焊接質(zhì)量高，但需專用變壓器，適用于大焊件的大量生產(chǎn)。表面件無電極壓痕，生產(chǎn)率高，適用于大型、移動(dòng)有困難的焊件，是目前較完美的焊接方法。多用于骨架裙邊、地板連接板和側(cè)圍拼裝連接表面。

3 自動(dòng)焊焊接方式

（1）固定式自動(dòng)焊。通過程序控制焊機(jī)完成傀儡焊鉗預(yù)壓、加壓、焊接和休止全過程。

（2）隨行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)焊。通過程序控制焊機(jī)完成傀儡焊鉗預(yù)壓、加壓、焊接和休止并發(fā)送信號(hào)給隨行機(jī)構(gòu)推進(jìn)下一個(gè)焊點(diǎn)位。

4 自動(dòng)焊技術(shù)

4.1 自動(dòng)焊簡(jiǎn)介

焊裝線的裙邊氣動(dòng)隨行自動(dòng)焊主要分布在總拼線側(cè)圍定位焊拼臺(tái)、頂蓋定位焊拼臺(tái)和輪罩補(bǔ)焊焊拼臺(tái)，其將200 kV·A變壓器安裝于地板上，通過銅排延伸至氣動(dòng)隨行機(jī)構(gòu)傀儡焊鉗附近，通過空冷電纜將焊鉗與銅排連接，焊鉗在氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)下，沿著直線導(dǎo)軌滑行，在電控程序的控制下，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)的焊接。

4.2 某車型自動(dòng)焊結(jié)構(gòu)（圖1）

圖1 自動(dòng)焊結(jié)構(gòu)圖

動(dòng)作機(jī)構(gòu)采用直線雙導(dǎo)軌,多點(diǎn)位置定位裝置設(shè)計(jì)，在滑臺(tái)上安裝感應(yīng)塊，底座上安裝對(duì)應(yīng)每一個(gè)焊點(diǎn)的檢測(cè)開關(guān)。采用SMC品牌的自鎖氣缸，供氣驅(qū)動(dòng)氣缸時(shí)，氣壓頂起端鎖的活塞，氣缸解鎖運(yùn)動(dòng)。切斷氣源后，解鎖活塞靠彈簧力復(fù)位，使活塞桿被鎖住。多點(diǎn)自動(dòng)焊不同于單點(diǎn)自動(dòng)焊，多點(diǎn)焊需要冷卻水冷卻。

4.3 主要問題及解決方法

（1）目前隨行機(jī)構(gòu)的自動(dòng)焊每個(gè)焊接到位點(diǎn)都采用接近開關(guān)進(jìn)行控制，在焊接過程中易出現(xiàn)焊渣脫落到接近開關(guān)造成誤動(dòng)作。改善前（圖2a），自動(dòng)焊到位檢測(cè)采用接近開關(guān)，焊接過程中易出現(xiàn)焊渣脫落到接近開關(guān)造成誤動(dòng)作。改善后（圖2b），利用磁性氣缸的特點(diǎn)在氣缸上增加多個(gè)磁性開關(guān)，在焊接過程中焊渣不易脫落在磁性開關(guān)上避免焊接故障。

（2）氣動(dòng)隨行機(jī)構(gòu)在隨行過程中由于氣壓和流量不穩(wěn)定導(dǎo)致機(jī)械蠕動(dòng)（爬行）造成到位點(diǎn)不準(zhǔn)確出現(xiàn)設(shè)備故障。

采用型號(hào)為CDNA2T63-600-D自鎖氣缸來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊滑臺(tái)的機(jī)械停止，同時(shí)考慮到停止的穩(wěn)定性，采用三位閥來實(shí)現(xiàn)氣缸活塞處于中間位置，并在氣路中增加單獨(dú)控制自動(dòng)焊滑移氣缸的減壓閥，把自動(dòng)焊滑移氣缸的氣壓由原來系統(tǒng)氣壓0.4～0.6 MPa降到0.2～0.3 MPa。

前期通過PLC編程只能實(shí)現(xiàn)氣缸前進(jìn)與后退，但還是無法對(duì)焊點(diǎn)位置精確定位，通過觀察與研究討論決定，在移動(dòng)軌道上增加了機(jī)械限位裝置，并通過程序優(yōu)化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊的來回自動(dòng)查找位置，直到找到目標(biāo)焊點(diǎn)（圖3）。

圖2 改善前后情況

圖3 自動(dòng)找點(diǎn)程序

4.4 電動(dòng)缸特點(diǎn)

（1）閉環(huán)伺服控制，控制精度達(dá)到0.01 mm；精密控制推力，增加壓力傳感器，控制精度可達(dá)1%；很容易與PLC等控制系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)高精密運(yùn)動(dòng)控制。噪聲低、節(jié)能、干凈、高剛性、抗沖擊、超長(zhǎng)壽命且操作維護(hù)簡(jiǎn)單。電動(dòng)缸可以在惡劣環(huán)境下無故障，防護(hù)等級(jí)可以達(dá)到IP66。長(zhǎng)期工作，并且實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高速度、高精度定位，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且噪聲低。可以實(shí)現(xiàn)在某車型大批量自動(dòng)焊生產(chǎn)。

（2）電動(dòng)缸維護(hù)成本低，電動(dòng)缸在復(fù)雜環(huán)境下工作只需要定期注脂潤(rùn)滑，無易損件需要維護(hù)更換，相比液壓和氣壓系統(tǒng)，減少了大量的售后服務(wù)成本。在此方面，電動(dòng)缸可以完全替代液壓缸和氣缸并且更環(huán)保、更節(jié)能，很容易與PLC電動(dòng)缸等控制系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)高精密運(yùn)動(dòng)控制。

（3）配置靈活性。電動(dòng)缸可以提供非常靈活的安裝配置，全系列的安裝組件。安裝前法蘭、后法蘭、側(cè)面法蘭、尾部鉸接、耳軸安裝、導(dǎo)向模塊等。可以與伺服電機(jī)成直線或平行安裝。

5 結(jié)語

以上改善只能適合小批量生產(chǎn)，大批量生產(chǎn)氣動(dòng)隨行機(jī)構(gòu)已經(jīng)不能滿足要求，為解決此問題，可將氣缸改為電動(dòng)缸形式。

〔編輯 利文〕

TH17

B

10.16621/j.cnki.issn.1001-0599.2017.02.32