汽車制造中柔性焊接與裝配技術(shù)的研究

王海濤

摘 要： 汽車工業(yè)的快速發(fā)展使汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期大大縮短，汽車產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過程也變得更加靈活。從現(xiàn)階段汽車焊接的實(shí)際情況和特點(diǎn)出發(fā)，說明了汽車柔性焊接技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)和關(guān)鍵技術(shù)結(jié)構(gòu)，分析了汽車裝配工藝的技術(shù)特點(diǎn)和研究方向，強(qiáng)調(diào)了柔性焊接技術(shù)及高效裝配技術(shù)的應(yīng)用必要性。

關(guān)鍵詞： 汽車制造;柔性焊接;裝配技術(shù)

中圖分類號(hào)： U466? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.10.021

0 引言

盡管我國(guó)的汽車工業(yè)起步較晚，但是近年來汽車業(yè)整體的技術(shù)水平發(fā)展較快，隨著眾多國(guó)際品牌在我國(guó)建立合資企業(yè)，有效引領(lǐng)了我國(guó)汽車技術(shù)的發(fā)展，隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已成為家家戶戶不可缺少的交通工具，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2020年，我國(guó)的汽車保有量極可能超過2億輛。汽車需求量的增長(zhǎng)也為汽車市場(chǎng)帶來了新的變化，現(xiàn)階段的汽車生產(chǎn)廠商都面臨著車輛更新?lián)Q代快、小批量生產(chǎn)增多、生產(chǎn)線建設(shè)周期縮短、多種車型同時(shí)生產(chǎn)的特點(diǎn)，這需要生產(chǎn)工作具備更強(qiáng)的靈活性。隨著汽車生產(chǎn)的高速智能化，在生產(chǎn)、加工、裝配的各個(gè)環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)了高度的機(jī)器人作業(yè)，這為汽車加工過程的靈活調(diào)整奠定了基礎(chǔ)。汽車柔性焊接制造技術(shù)是在自動(dòng)化汽車生產(chǎn)中誕生的新技術(shù)，有利于滿足汽車企業(yè)產(chǎn)品制造中的更新?lián)Q代和個(gè)性化定制需求。

1 現(xiàn)代汽車焊接需求與特點(diǎn)

（1）自動(dòng)焊接技術(shù)需要更高的適應(yīng)性和靈活性。現(xiàn)代化的汽車產(chǎn)品由于品種多、更新?lián)Q代快，對(duì)汽車車身焊接的生產(chǎn)能力提出了新的要求，要求在焊接生產(chǎn)線上能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)適應(yīng)3種以上的車身焊接制造的能力需求，并能夠適應(yīng)汽車焊接中的隨機(jī)混線制造特點(diǎn)，形成并行不悖的焊接制造體系。

（2）加強(qiáng)多車型同平臺(tái)焊接加工的制造品質(zhì)?，F(xiàn)階段，汽車的鈑金生產(chǎn)質(zhì)量和焊接水品對(duì)汽車后續(xù)的裝配工藝和整車的最終品質(zhì)影響很大，因此在確保車身自動(dòng)化焊接效率的同時(shí)也必須要提升焊裝的尺寸精度，圖1為車身焊接部分任務(wù)及零件組成結(jié)構(gòu)，可見焊接步驟復(fù)雜，工序較多。因此，優(yōu)化焊接過程中的精度控制技術(shù)，并對(duì)焊接過程的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化裝備進(jìn)行升級(jí)，通過高精度數(shù)控手段提高焊接制造的實(shí)際品質(zhì)。

（3）提高焊接生產(chǎn)線制造與管理過程的規(guī)范化。現(xiàn)代化的汽車焊接生產(chǎn)線是一個(gè)復(fù)雜的、多種技術(shù)相配合的機(jī)械化集合體，焊接生產(chǎn)的各個(gè)工位都需要實(shí)現(xiàn)對(duì)車身零件的定位、裝夾、檢測(cè)，然后才能進(jìn)行后續(xù)的焊接加工。生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)如圖2所示，制造與管理的規(guī)范性直接影響到汽車產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，因此大力加強(qiáng)焊接生產(chǎn)過程中自動(dòng)化作業(yè)、零部件輸送、車型識(shí)別、零件檢測(cè)、故障診斷、安全防護(hù)等工作的規(guī)范性是十分必要的。

2 車身加工的柔性焊接技術(shù)

2.1 車身柔性焊接的主要特征

車身的柔性焊接技術(shù)是針對(duì)汽車市場(chǎng)新特點(diǎn)產(chǎn)生的，有利于積極應(yīng)對(duì)汽車產(chǎn)品的更新與優(yōu)化，車身的柔性焊接涉及到眾多內(nèi)容，包括焊接設(shè)備的選取，輔助設(shè)備、物流設(shè)施、生產(chǎn)布局、生產(chǎn)流程等，柔性焊接生產(chǎn)線的規(guī)劃合理性直接影響到汽車車身的品質(zhì)和生產(chǎn)效率。柔性焊接技術(shù)能夠利用有限的資源實(shí)現(xiàn)更多的生產(chǎn)任務(wù)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)資源和優(yōu)勢(shì)技術(shù)的集中利用，進(jìn)而更好地滿足生產(chǎn)加工和用戶需求。柔性焊接生產(chǎn)線是在傳統(tǒng)焊接技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合多種焊接工藝，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速應(yīng)變不同車型、批次產(chǎn)品的工藝需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)同一生產(chǎn)線同時(shí)完成不同車型產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)焊接加工。

2.2 柔性焊接生產(chǎn)線的關(guān)鍵技術(shù)

（1）多種類車身混流加工技術(shù)。利用現(xiàn)代化的生產(chǎn)線技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同車身零件的自動(dòng)識(shí)別與分類，并執(zhí)行預(yù)先設(shè)定好的符合該車型的焊接方案，在此過程中整個(gè)焊接生產(chǎn)線還需完成對(duì)特定車身零件的輸送、質(zhì)量檢測(cè)、裝夾等工作。由于需要滿足隨意混流的加工模式，因此整個(gè)生產(chǎn)線中，無論是裝夾步驟還是焊接工具勻采用模塊化設(shè)計(jì)，能夠針對(duì)自動(dòng)識(shí)別的車型零件快速換裝符合該產(chǎn)品焊接加工的專用設(shè)備。

（2）先進(jìn)的機(jī)器人加工與檢測(cè)技術(shù)。在柔性焊接生產(chǎn)線中，要實(shí)現(xiàn)車身產(chǎn)品的快速精確焊接，就必須要借助先進(jìn)的焊接機(jī)器人、自動(dòng)焊接技術(shù)、夾具自動(dòng)切換技術(shù)以及PLC自動(dòng)控制技術(shù)，這些都依托于我國(guó)的機(jī)器人專業(yè)技術(shù)水平。同時(shí)，借助機(jī)器人的光線自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)車身焊接前和焊接后的品質(zhì)檢測(cè)，避免自動(dòng)化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤加工和瑕疵零件的產(chǎn)生。

（3）車身零件柔性運(yùn)輸技術(shù)。針對(duì)不同車型、不同尺寸的車身零件，對(duì)其運(yùn)輸、轉(zhuǎn)移的要求也不同。以上汽寶駿生產(chǎn)線為例，為適應(yīng)多個(gè)車型的運(yùn)輸要求，整個(gè)輸送系統(tǒng)針對(duì)車身焊接的11個(gè)不同工位進(jìn)行了區(qū)別化設(shè)計(jì)，分別采用了齒輪齒條帶動(dòng)、氣缸提升、局部可變、實(shí)時(shí)位置檢測(cè)等多項(xiàng)技術(shù)，最多可實(shí)現(xiàn)6種車型零件的同時(shí)輸送，滿足不同焊接工位要求，并使焊接的定位裝置和夾具執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作更為精準(zhǔn)。

3 汽車裝配技術(shù)特點(diǎn)與研究方向

3.1 汽車裝配技術(shù)特點(diǎn)

隨著我國(guó)汽車制造業(yè)的快速發(fā)展，除要求在制造過程中加入柔性化技術(shù)外，汽車的裝配工藝也必須隨之進(jìn)行變化，這不僅是要求裝配品質(zhì)得到提升，同時(shí)也必須提升裝配工位的整體適應(yīng)能力。汽車的裝配工作大體上可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)及其附屬設(shè)備裝配、變速器及車橋裝配、汽車鈑金門窗等附件的工藝性裝配。就目前我國(guó)的技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還比較落后，很多汽車企業(yè)缺乏先進(jìn)高效的裝配機(jī)械，將大量的資金和技術(shù)投入到了生產(chǎn)加工過程中，導(dǎo)致很多汽車產(chǎn)品存在裝配質(zhì)量不佳，影響汽車產(chǎn)品的外觀品質(zhì)。

3.2 汽車裝配技術(shù)的研究方向

（1）對(duì)汽車裝配工位進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)。汽車工位的功能與結(jié)構(gòu)對(duì)工藝的實(shí)施影響很大，為了讓汽車裝配工藝能夠更好地融入到實(shí)際的裝配工作之中，在對(duì)裝配工位的設(shè)計(jì)之初就必須要充分結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際需求，并配合多種柔性化的汽車裝配工藝，從而設(shè)計(jì)出更加實(shí)用和高效的裝配工位。以此實(shí)現(xiàn)將汽車的裝配環(huán)境與車身零件的實(shí)際特點(diǎn)相匹配，使裝配后的精度實(shí)現(xiàn)最佳化。

（2）優(yōu)化汽車裝配的工作周期。汽車產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展成為快速更新?lián)Q代的消費(fèi)型產(chǎn)品，這要求汽車生產(chǎn)的整體效率更高，加之汽車的裝配模式逐漸由傳統(tǒng)的單一車型裝配向混裝車型發(fā)展，為避免眾多車型裝配過程中存在過多零件滯留，產(chǎn)生裝配能力與生產(chǎn)能力之間的不匹配問題，應(yīng)將汽車裝配技術(shù)向模塊化、自動(dòng)化、柔性化方向發(fā)展，并采用合理的裝配順序與裝配工藝流程，形成區(qū)分總成的流水線裝配，從而達(dá)到縮短裝配周期的目的。

4 結(jié)語

汽車的焊接與裝配都是生產(chǎn)過程中的重要工作內(nèi)容，要保證我國(guó)汽車制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)柔性焊接技術(shù)以及高效裝配技術(shù)的研究與應(yīng)用應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)，并同時(shí)注重生產(chǎn)過程的管理體制優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)汽車生產(chǎn)工藝的全面提升。同時(shí)，還必須要借鑒國(guó)外的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，加強(qiáng)汽車專業(yè)復(fù)合性人才的培養(yǎng)，從而提高自主汽車產(chǎn)品的品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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