汽車產(chǎn)業(yè)中焊接自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀以及發(fā)展研究

宋新杰 郭耀周

【摘 要】焊接是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)必備的工藝方法，已廣泛地應(yīng)用于汽車制造中，汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、車橋、車架、車身、車廂等六大總成都離不開焊接技術(shù)。本文論述了近年來國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及產(chǎn)品特點(diǎn)，高速的行業(yè)發(fā)展對(duì)焊接工藝提出了更高的要求，尤其是對(duì)自動(dòng)化焊接方法的需求越來越高，焊接自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展成為各汽車制造廠廣泛關(guān)注和研究的課題。

【關(guān)鍵詞】汽車產(chǎn)業(yè)；焊接自動(dòng)化技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展

引言

在當(dāng)前信息技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步的背景下，汽車行業(yè)所采用的焊接技術(shù)也在自動(dòng)化技術(shù)輔助下取得良好的成就，同時(shí)這也很好地推進(jìn)汽車行業(yè)的發(fā)展，為我國(guó)汽車生產(chǎn)發(fā)展帶來良好的技術(shù)支持。在這些良好的技術(shù)輔助下，汽車行業(yè)的發(fā)展取得良好的效果，為今后汽車生產(chǎn)逐漸走向高效化以及智能化方向奠定良好基礎(chǔ)。在本文中結(jié)合當(dāng)前汽車行業(yè)對(duì)焊接自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用情況展望該技術(shù)今后的發(fā)展方向。

1、我國(guó)焊接自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀分析

首先，出現(xiàn)了CO2高效化、節(jié)能化的焊機(jī)和埋弧焊機(jī)，這兩種機(jī)器在工業(yè)生產(chǎn)過程中發(fā)揮了重要的作用。其次，自動(dòng)化調(diào)節(jié)焊接參數(shù)的智能型逆變焊機(jī)的出現(xiàn)，已經(jīng)讓手弧焊機(jī)以及普通的晶閘管焊機(jī)遭到淘汰，這種焊機(jī)的優(yōu)勢(shì)是操作上比較簡(jiǎn)單并且方便，智能化程度越來越高，符合當(dāng)今時(shí)代焊機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。在汽車制造業(yè)上、輪船制造業(yè)以及工程機(jī)械加工業(yè)上都使用了自動(dòng)化的焊接技術(shù)，另外焊接機(jī)器人也得到了廣泛的應(yīng)用，很大程度上提升了焊接的質(zhì)量以及多種工作效率的提升。

其次，先進(jìn)技術(shù)代表焊接機(jī)器人使得自動(dòng)化的裝備發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)該焊接方式的運(yùn)用也逐漸提升該技術(shù)在市場(chǎng)中的份額。但是我們還必須清晰意識(shí)到一個(gè)問題，當(dāng)前焊接的自動(dòng)化水平仍然和發(fā)達(dá)國(guó)家之間存在差異性，出現(xiàn)不平衡發(fā)展的問題，集中表現(xiàn)為：焊機(jī)進(jìn)入自動(dòng)化的控制和智能化的控制有較大進(jìn)步空間，將集成網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器人焊接之間的融合也可以得到優(yōu)化。氣體保護(hù)焊機(jī)的誕生。這種焊機(jī)主要在華北以及東北和南方等地，生產(chǎn)的廠家也集中在唐山松下產(chǎn)業(yè)機(jī)器公司、南通公司以及黑龍江省牡丹江歐弟焊接機(jī)器有限公司。另外上海通用電焊機(jī)制造有限公司和天津市的電焊總廠也生產(chǎn)了這類的機(jī)器。先進(jìn)的生產(chǎn)工藝是保障電焊機(jī)檢測(cè)以及生產(chǎn)順利進(jìn)行的前提條件，我國(guó)在此方面的生產(chǎn)能力正在逐步的提升了增加。

最后，國(guó)內(nèi)企業(yè)專業(yè)技術(shù)人員匱乏、很多技術(shù)都要依靠國(guó)外，而為了產(chǎn)量和效益，急需上高度自動(dòng)化的生產(chǎn)線，這些都是國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)面臨的不利于焊接技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的現(xiàn)狀。應(yīng)用新技術(shù)，需要一個(gè)積累、沉淀的過程，需要有足夠的底蘊(yùn)。國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)自動(dòng)化焊接技術(shù)的發(fā)展還有較長(zhǎng)的一段路要走。

2、焊接自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

2.1、走向柔性化的發(fā)展方向

焊接自動(dòng)化研究過程中，更加注重對(duì)各種光、電、機(jī)器等方面的融合和運(yùn)用，只有相互之間的結(jié)合才能讓焊接向著更加精確化和柔性化的方向發(fā)展，才能讓焊接更好的利用在多種領(lǐng)域當(dāng)中。由于我國(guó)微電子技術(shù)的發(fā)展以及焊接水平的不斷提升，讓數(shù)控焊接實(shí)現(xiàn)柔性化水平已經(jīng)成為一項(xiàng)追求，更加符合自動(dòng)化的規(guī)劃路徑，也更加有利于校正軌跡的發(fā)展，對(duì)于焊接控制自動(dòng)化以及熔深功能的優(yōu)化有極大的促進(jìn)作用[4]。另外，發(fā)展焊接自動(dòng)化技術(shù)，需要從兩個(gè)角度去分析，一方面是可持續(xù)發(fā)展的觀念；另一方面是環(huán)境保護(hù)的觀念。焊接行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是形式的必然選擇，更是發(fā)展焊接戰(zhàn)略的長(zhǎng)遠(yuǎn)打算所在。在焊接方面推廣清潔化生產(chǎn)，一些高溫的情況、噪聲情況、弧光以及有害氣體等等都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害，因此要在發(fā)展焊接自動(dòng)化生產(chǎn)以及裝備上進(jìn)行分析和研究，以此實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和智能化。在焊接自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展過程中，需要有效的利用外部的有利條件，引進(jìn)一些先進(jìn)國(guó)家的制造技術(shù)，這樣才能獲得最大的效益。同時(shí)技術(shù)引進(jìn)的重點(diǎn)還要在創(chuàng)新上，讓焊接自動(dòng)化系統(tǒng)不斷的處于更新?lián)Q代之中，讓焊接自動(dòng)化技術(shù)有自己的產(chǎn)權(quán)，進(jìn)而成為一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，在輔助程序以及綜合化生產(chǎn)方面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

2.2、焊接過程的智能化程度越來越高

焊接過程主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的控制上，這是焊接自動(dòng)化發(fā)展的主要問題和方向之一，更是未來研究的主要方向，因此相關(guān)科研專家應(yīng)該在這方面進(jìn)行多向性的研究，包含對(duì)線性以及多種非線性的控制。特別是焊接過程中對(duì)于一些模糊性的控制、相關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制和焊接系統(tǒng)的研究。自動(dòng)化和智能化程度的提升能夠讓我國(guó)的焊接進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展空間，在汽車以及航空制造上也有突出性的進(jìn)步。

2.3、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)是必要基礎(chǔ)

隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，促進(jìn)了傳統(tǒng)的焊接生產(chǎn)向“精量化”的制造方式轉(zhuǎn)變?；谔摂M現(xiàn)實(shí)建模的機(jī)器人焊接過程仿真技術(shù)提供了關(guān)于工件、夾具和機(jī)器人焊槍姿態(tài)的三維信息，已大量地應(yīng)用于焊接過程策劃、工藝參數(shù)優(yōu)化及焊接夾具設(shè)計(jì)等各個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)加快焊接程序的編制、縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間及焊接過程位置信息的準(zhǔn)確獲取具有重要應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，仿真技術(shù)也運(yùn)用于焊縫質(zhì)量的評(píng)估及焊后的應(yīng)力與變形預(yù)測(cè)。在新車型設(shè)計(jì)階段，還可以對(duì)多種材料的連接方式及疲勞性能、沖擊性能等進(jìn)行綜合考慮，通過對(duì)接頭的仿真做出適用性評(píng)價(jià)。以計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)為平臺(tái)的焊接生產(chǎn)過程信息系統(tǒng)對(duì)汽車焊接生產(chǎn)過程的質(zhì)量分析和優(yōu)化、企業(yè)的管理和決策有著非常重要的意義。

2.4、減少環(huán)境污染

為了可以更好地提升焊接自動(dòng)化發(fā)展的綜合效率，人們還需要注重今后焊接發(fā)展的環(huán)保性以及可持續(xù)發(fā)展性。焊接行業(yè)要得到長(zhǎng)久的發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為一個(gè)必然選擇，因此，在今后的發(fā)展過程中，焊接方面需要大力度推廣一些清潔化的生產(chǎn)工藝，尤其是針對(duì)噪聲情況、高溫情況、有害氣體和弧光等給環(huán)境帶來的不良影響，都需要在焊接生產(chǎn)中給予減少甚至消除。此外，自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展還需要積極利用其他外部良好的條件，如積極總結(jié)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，或者是向其他國(guó)家學(xué)習(xí)等，在引進(jìn)技術(shù)方面注重創(chuàng)新，一方面使得焊接自動(dòng)化的系統(tǒng)可以得到不斷更新?lián)Q代，另一方面逐漸培養(yǎng)本國(guó)焊接自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)權(quán)，充分保障工業(yè)發(fā)展。

2.5、輕便組合式智能自動(dòng)焊機(jī)的發(fā)展

近年來，國(guó)內(nèi)的汽車制造廠都非常重視焊接的自動(dòng)化。一些轎車焊裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化率達(dá)80%以上。各條線都由可編程邏輯控制器（PLC）控制，自動(dòng)完成工件的傳送和焊接。機(jī)器人的動(dòng)作采用點(diǎn)到點(diǎn)的序步軌跡，具有很高的焊接自動(dòng)化水平。既改善了工作條件，又提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，同時(shí)降低了材料消耗。當(dāng)今，我國(guó)的焊接技術(shù)正在新的起點(diǎn)上向著自動(dòng)化、信息化、智能化方向快速前行。但從整體水平來說，與先進(jìn)國(guó)家的同行業(yè)相比，焊接技術(shù)水平尚有較大的差距。

結(jié)束語(yǔ)

通過上述分析可知，焊接技術(shù)在當(dāng)前的汽車行業(yè)已經(jīng)得到十分廣泛的運(yùn)用，不僅很好地提升汽車行業(yè)的綜合實(shí)力，而且也可以更好地推進(jìn)汽車行業(yè)逐漸在自動(dòng)化方向中取得良好的進(jìn)步。在今后的發(fā)展過程中，焊接技術(shù)還可以逐漸展示出系統(tǒng)之間的集成化效果，讓信息技術(shù)和焊接技術(shù)可以很好地結(jié)合起來，在相互促進(jìn)中更好地為我國(guó)工業(yè)發(fā)展帶來良好的幫助。

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（作者單位：長(zhǎng)城汽車股份有限公司）