汽車底盤件機器人柔性焊接生產(chǎn)線設(shè)計內(nèi)容的相關(guān)思考探微

楊強

摘 要：隨著科技的發(fā)展時代的進步，汽車行業(yè)的技術(shù)也得到了長足的發(fā)展，焊接機器人技術(shù)被廣泛運用到汽車制造業(yè)，最初是投入到汽車零部件的應用，尤為突出的是在應用在汽車底盤的焊接和生產(chǎn)中。筆者從諸多品牌的汽車制造過程中對汽車底盤件機器人柔性焊接生產(chǎn)線設(shè)計內(nèi)容進行分析，闡述了焊接生產(chǎn)線設(shè)計中應用機器人焊接的效果，總結(jié)本次實踐研究的相關(guān)經(jīng)驗，并提出一些相應的柔性焊接機器人系統(tǒng)，為市場的發(fā)展提供更多的產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：汽車底盤;機器人柔性焊接生產(chǎn)線;設(shè)計

機器人柔性焊接系統(tǒng)引入我國時間較短，同國外相比應用面過于狹窄，還有很大的發(fā)展空間，累積更多的經(jīng)驗。機器人柔性系統(tǒng)的應用，標志著中國汽車工業(yè)領(lǐng)域焊接技術(shù)的發(fā)展方向。

1.機器人焊接系統(tǒng)的常見應用方式

1.1滑軌和機器人焊接工作車間

機器人焊接系統(tǒng)主要是由滑軌和焊接工作車間構(gòu)成，使用兩套夾將其固定在滑動小車上。其工作原理：啟動氣缸驅(qū)動，使兩個夾具輪番進入焊接區(qū)進行作業(yè)，操作員只需要另一邊進行下料即可。機器人焊接系統(tǒng)在很大程度上減輕了操作員的工作量，減少了企業(yè)人力消耗提高了工作效率。利用兩臺機器人焊接系統(tǒng)，在不同工作車間分工協(xié)作完成焊接與下料同步進行，這種方式有效節(jié)省了變位器旋轉(zhuǎn)時間。雙夾具滑軌機器人焊接系統(tǒng)，能夠成分利用其優(yōu)勢同時進行作業(yè)具有較高的可靠性，但是，其對焊接的工件尺寸有嚴格的要求，一般控制在直徑6m以內(nèi)。該操作生產(chǎn)實例可參考：大眾下?lián)u臂焊接生產(chǎn)線。

1.2焊接機器人工作車間和固定式單、雙夾具

該結(jié)構(gòu)操作原理較為簡便，主要根據(jù)變位機變動夾具位置，從而完成機器人對汽車不同位置的焊接。由于其操作結(jié)構(gòu)簡單的特性，出現(xiàn)系統(tǒng)故障的頻率相對來說較低，但另一方面，機器人在等待裝卸的過程中閑置時段較多利用率比較低，因此很少被新的焊接線所用。

1.3焊接機器人工作車間和帶變位機回轉(zhuǎn)工作臺

焊接機器人工作車間和帶變位機回轉(zhuǎn)工作臺系統(tǒng)，是現(xiàn)階段在生產(chǎn)線中運用最為普遍的形式，具有結(jié)構(gòu)緊密的特點。其主要運行結(jié)構(gòu)是：轉(zhuǎn)臺組+兩副夾具帶變位器。兩幅夾具的配合使用可以完成不同的焊接作業(yè)滿足不同工藝要求。并且，在焊接作業(yè)過程中，兩副夾具可以同時完成不同的焊接工作，因此機器人的利用率較高，同時能夠適應空間限制完成不同空間的焊接，在使用焊接機器人工作車間和帶變位機回轉(zhuǎn)工作臺系統(tǒng)的時候，要合理安排其運動形式避免出現(xiàn)故障，提高生產(chǎn)效率。

1.4焊接機器人工作車間和協(xié)調(diào)運動式外軸

該系統(tǒng)可在常規(guī)變位器不能達到3600焊接的情況下，協(xié)調(diào)式外軸配合機器人共同操作，就可以完成360°上環(huán)焊縫的焊接工作，因此，在焊接生產(chǎn)線使用較為廣泛。

1.5機器人中置式工作車間

該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)臺有2個，變位器共計4套，這種組成形式能夠確保在焊接多種產(chǎn)品零件時更加快捷、方便、高效。尤為突出的是其在處理生產(chǎn)任務分布不平衡的情況下，可以實行較為合理的配置，從而實現(xiàn)機器人利用率的提高。但從另外一方面考慮，機器人中置式系統(tǒng)電器方面發(fā)生故障的頻率比較高，并且占用空間資源較大不利于生產(chǎn)，因而沒有得到廣泛運用。

1.6機器人焊接自動生產(chǎn)線

這種機器人運作系統(tǒng)主要是由懸掛輸送鏈和數(shù)臺機器人焊接系統(tǒng)組合而成，多臺機器人相互協(xié)調(diào)完成對產(chǎn)品的加工和焊接。根據(jù)其焊縫平整質(zhì)量較高，在焊接變形方面問題較小，因此是未來轎車底盤焊接的主流發(fā)展方向。

2.對機器人的焊接生產(chǎn)線進行規(guī)劃和設(shè)計方案

2.1機器人的焊接生產(chǎn)規(guī)劃

總體來看，機器人的焊接生產(chǎn)線應該遵循幾個重要步驟，一般有如下幾點：第一，需要履行生產(chǎn)要求，完善生產(chǎn)規(guī)范;第二，確保生產(chǎn)線的柔性較高，更加方便生產(chǎn);第三，在焊接后，要確保其質(zhì)量過關(guān)，例如事先研究焊接縫的特征以及分布，利用雙機器人將前車架上的總成焊接對稱并實施對接，以防出現(xiàn)焊接過程中的失誤或變形等問題，前車架中的零件需要總成焊接，那么其焊縫屬于分布較為平均的，因此，優(yōu)先焊接影響較小的部位，能夠有效規(guī)避上述問題。同時，焊縫的長度、數(shù)量等數(shù)據(jù)需要與工作時長、年產(chǎn)量相對應，例如每年工作251天、年產(chǎn)量為10000套的生產(chǎn)規(guī)定，就需要8套焊接機器人參與工作，機器人都配備焊接變位機以及可清洗設(shè)備，機器人運作過程中，還有變位機的調(diào)動、協(xié)調(diào)。從時間上來看，焊槍的清理以及裝卸時間同屬于輔助時間中，均為每1件5秒，而機器人的空行程以及焊接縫時間同屬于機器人焊接時間，前者時間為3秒/條，后者為每秒0.8cm。

2.2機器人系統(tǒng)柔性特點在市場中的要求

在激烈的市場競爭中，汽車制造企業(yè)在發(fā)展中面臨著諸多嚴峻的考驗，僅靠單一的機器人柔性特點，是無法滿足企業(yè)在市場競爭中的發(fā)展需要。因此，在生產(chǎn)技術(shù)上，必須靈活應變?nèi)嵝陨a(chǎn)，高度柔化機器人焊接系統(tǒng)，以期在市場競爭中經(jīng)久不衰。對于柔性化的機器人焊接系統(tǒng)的定義是：高效率的完成電信號、配管、配線快速改換、控制程序、調(diào)換氣等，同時要滿足快速轉(zhuǎn)換和預置，最大程度發(fā)揮機器人的功效，滿足市場對產(chǎn)品的需求。

3.結(jié)束語

綜上所述，對于汽車而言最重要的結(jié)構(gòu)安全件是汽車底盤，汽車底盤具有工件易變形、其焊接量大等一系列特點，因此，汽車的焊接質(zhì)量直接關(guān)系到駕駛者的生命安全。在未來，汽車底盤焊機的發(fā)展前景是機器人焊接柔性生產(chǎn)線。機器人焊接系統(tǒng)，幾乎不需要人工操作就能完成整套汽車底盤焊接工作，其主要優(yōu)勢是機器人焊接可在一個車間內(nèi)完成一系列焊接工作，并且只需通過改變其示教程序和相關(guān)的工裝夾具就能對不同型號的產(chǎn)品進行焊接。對機器人周邊控制系統(tǒng)進行柔性設(shè)計，使一套機器人能夠完成不同要求的焊接，將機器人的優(yōu)勢發(fā)揮到最大限度，從而滿足企業(yè)不同生產(chǎn)需求，增強市場競爭力。

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