汽車產(chǎn)業(yè)中焊接自動化技術的應用

陸曉嬿

常州斯伯銀車輛科技有限公司 江蘇省常州市 213000

焊接自動化技術當前在許多工業(yè)產(chǎn)業(yè)之中得到了大力運用，而且在日后具有廣闊的發(fā)展前景。所以，需要重視此項技術在汽車產(chǎn)業(yè)中的運用，以此來提高國內(nèi)汽車領域的發(fā)展水平，推動我國汽車生產(chǎn)制造工藝的自動化程度得到提高。從這一方面即可了解到，焊接自動化技術對于汽車產(chǎn)業(yè)的重要運用價值，需要加強對此技術的應用研究力度。

1 應用焊接自動化技術的優(yōu)勢

焊接操作具有作業(yè)周期短、成本投入低、方式靈活、調整便利等優(yōu)勢，因此在汽車行業(yè)獲得了大范圍運用。當前，國內(nèi)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，在使用勞動力時所要承受的成本不斷提高，社會及公眾也對環(huán)境保護有了更高的要求。自動化在國內(nèi)已經(jīng)慢慢運用到各行各業(yè)、各個領域，而且收獲了十分理想的效果。比如，最近幾年，國內(nèi)逐漸研發(fā)出了以機器人技術為核心的技術，即焊接自動化技術，該項技術在具體運用時占有突出性優(yōu)勢。另外，汽車生產(chǎn)流程較為復雜，將焊接自動化技術運用其中，從而能夠讓焊接操作中發(fā)生失誤的幾率大幅下降。伴隨國內(nèi)工業(yè)化水平的持續(xù)提升，開始對焊接工藝水平提出了更高的要求。所以，焊接技術的自動化發(fā)展是國內(nèi)焊接工藝日后的一個重要發(fā)展趨勢。對于傳統(tǒng)焊接施工而言，從本質上看可以將其視為兩個電極間的加工與壓榨流程，即為電流經(jīng)過焊接元件而發(fā)生融化的過程。在此期間，需要進行停電冷卻靜置，焊接位置的壓力提高，其后焊接部位就會形成一個十分穩(wěn)定的結構。此流程又被稱作電阻焊接，可以細分成點焊、激光焊接等多種類型，焊接操作主要是采取壓制的措施來完成的。在運用焊接自動化技術之時，所有焊接操作均能夠在不摻加任何材料的狀況下實現(xiàn)，減少了對于材料的利用，同時還讓焊接步驟變得更為簡單。

2 當前汽車制造業(yè)中焊接技術的應用現(xiàn)狀

2.1 電阻點焊

在對車身加以焊接處理時，應用較為普遍的一種焊接方法即為電阻點焊技術，而此焊接技術的應用效果和焊接時的靜/動臂電機、電流間的總電阻、焊接時間具有緊密的聯(lián)系。為此，在使用電阻點焊來進行車輛各部位的零配件之時，必須要對電阻點焊質量的有關因素加以合理把握，如此方可切實提高電阻點焊效率，使得汽車車身的焊接質量和效率都獲得有效的提高。

2.2 激光焊接

在進行汽車的生產(chǎn)制造時，齒輪屬于十分重要的一項構成元素，在汽車領域的發(fā)展初期階段，激光焊接技術主要是用來進行齒輪的焊接，在進行此方面焊接作業(yè)時，必須要對齒輪重量、運行速率與制造流程均具有嚴格的標準，正因如此，也導致激光焊接技術基于自身所具備的熱影響范圍窄、焊接效果佳、靈活度強與適應性優(yōu)秀等多項優(yōu)勢，被廣泛運用至齒輪的生產(chǎn)制造和加工處理中。

2.3 弧焊技術

在汽車行業(yè)中存在多種應用廣泛的焊接技術，弧焊技術即為其中之一，而且占有重要地位，在汽車生產(chǎn)制造的焊接作業(yè)中運用較為頻繁。在使用弧焊技術之時，比較關鍵的一項工藝便是熔化極惰性氣體保護焊，以此能實現(xiàn)對焊接點的充分把握。不過，弧焊技術在實際運用過程中暴露出來的問題較多，比如對于不論何種零件的焊接，都要求采取自動化方式。而在把自動化焊接技術應用于汽車制造領域時，對于焊口的精確度控制具有一定難度，較易出現(xiàn)焊接軌跡偏離規(guī)劃方向的情況，導致焊接質量不高，必須要制定合理的策略提高焊接作業(yè)質量。

3 汽車產(chǎn)業(yè)中焊接自動化技術的應用策略

3.1 焊接技術中計算機的輔助

在傳統(tǒng)焊接技術基礎上，融合計算機系統(tǒng)來實現(xiàn)對作業(yè)流程的管理控制，以計算機技術作為輔助，來實現(xiàn)焊接技術的自動化應用，既能夠提高公司的生產(chǎn)作業(yè)效率，也能促使產(chǎn)品質量水平大幅提高。通過運用計算機系統(tǒng)，來對自動化焊接裝置加以設計和合理使用，做到對焊接作業(yè)中各項工藝參數(shù)的準確管控，憑借計算機技術所具備的嚴謹性高、準確性良好的特征來加以合理調控，降低甚至徹底避免人工操作中容易發(fā)生的失誤、疏漏、操作間的沖突問題等，特別是在對金屬類焊縫質量加以控制時。以熔透現(xiàn)象入手，研究出了熔池振蕩法，憑借對弧光傳感器的運用，來對熔池振搗幅度加以測驗。該項技術運用于高合金鋼與低碳鋼的焊接作業(yè)時，會體現(xiàn)出十分突出的優(yōu)勢。此外，憑借計算機系統(tǒng)的高儲量記錄能力與準確、迅速的計算能力，能夠做到對大部分焊接作業(yè)中的各項精密參數(shù)的及時調整，尤其是面對神經(jīng)網(wǎng)絡學范疇以及人工智能中模糊控制技術的持續(xù)發(fā)展，能夠為熔透焊接技術的進一步發(fā)展提供扎實可靠的推動力。

3.2 主體與控制器的運用

在運用自動化焊接設備之時，焊接設備主體與控制器發(fā)揮出了關鍵性作用。自動化焊接裝置的主體普遍是由六軸關節(jié)型構成，在實際操作使用時需要注意一些細節(jié)，而且其中用到的材料必須要具有良好的抗腐蝕性。在運用自動化焊接設備過程中，其動能主要源頭為交流伺服機，為了充分確保系統(tǒng)工作動力充足，就需要進行路徑測量系統(tǒng)的設計，有利于為后續(xù)自動化焊接作業(yè)提供足夠的動能。另外，現(xiàn)場工作人員也需要對整個系統(tǒng)加以有效控制，防止出現(xiàn)故障問題。

3.3 遠程操控技術

就目前而言，在汽車產(chǎn)業(yè)的焊接作業(yè)中，自動化技術已經(jīng)是重點應用方向，不過現(xiàn)有的自動化設備依舊需要依賴于人工操作控制，未能做到全方位的自動化生產(chǎn)制造。在焊接作業(yè)時，工作人員可以對機器人加以遠程操控，使得焊接工作自動啟動，若是出現(xiàn)問題時，也能立刻停止運作，其后必須對焊接問題與原因加以詳細分析，再制定出合理、科學的故障問題解決對策，來對設備運作參數(shù)加以適當調整，能以最短的時間恢復正常運作狀態(tài)，保障汽車生產(chǎn)制造焊接工作的順利進行，在此期間，遠程控制技術的應用占有舉足輕重的地位。例如，當前已經(jīng)研發(fā)出了電路板無縫焊接遠程操作控制系統(tǒng)，通過此系統(tǒng)的應用，能夠有效提高電路板的焊接質量與效率。

3.4 自動化焊接機器人的運用

隨著時代與科學技術的高速發(fā)展，計算機、互聯(lián)網(wǎng)、AI 技術都在變得日益成熟，在傳統(tǒng)焊接技術基礎上融入自動焊接機器人的技術也獲得了全方位的發(fā)展和進步。以焊接機器人取代傳統(tǒng)人工作業(yè)的模式，能夠在提升公司生產(chǎn)效率、減少生產(chǎn)失誤率、減少生產(chǎn)成本、提高公司經(jīng)濟收益等多個層面，都帶來積極影響。隨著焊接機器人的推廣運用，不僅使得焊接作業(yè)的質量更加具有保障，同時還減少了人工作業(yè)的成本投入，也可以從源頭上規(guī)避人工作業(yè)中的人身安全的風險性因素，因此當前不論是國內(nèi)外，在焊接作業(yè)方面，都在重點關注焊接機器人的研發(fā)與運用，投入了較大的人力、物力和精力加以研究，同時還創(chuàng)建了有關的焊接機器人工作站。當前，較常使用的機器人工作站主要包括了下述幾種類型：（1）箱體型。通常是運用于箱柜焊接中，是一種針對產(chǎn)量、質量等多方面都有著嚴格要求的焊接作業(yè)而研發(fā)出來的專門的設備。此種工作站的主要構成為弧焊機器人、送絲機、復位機、控制系統(tǒng)等。目前在電氣工程、機械與汽車制造等多個領域獲得了一定的使用；（2）不銹鋼氣塞型。在進行不銹鋼焊接時，由于其存在密封性要求高、易于變形的特點，一般采取柔性激光焊接法來加以處理；（3）軸類焊接型。一般運用在以轉軸為基礎結構的零件焊接方面，由于此方面焊接操作時存在著工作量大、產(chǎn)品質量不穩(wěn)定、產(chǎn)能低等諸多問題，從而可以使用計算機技術與有關系統(tǒng)來對數(shù)據(jù)加以控制，使得以上問題得到合理解決；（4）焊接螺柱型。利用計算機技術，使用有關系統(tǒng)來對機器人加以操控，在焊接螺柱作業(yè)過程中，對于不同規(guī)格有著不同的焊接要求，利用機器人工作站可以實現(xiàn)對螺柱更為準確、高效率地完成焊接。

3.5 應用PLC 控制技術，提高焊接自動化效果

PLC 也就是單片機，其中有安裝微型計算機，是實施焊接自動化的重要技術。在具體運用此項技術時，技術人員可綜合汽車各方面焊接操作要求，來對PLC 系統(tǒng)實行針對性改進，提升焊接自動化的控制水平。例如，利用PLC 系統(tǒng)實行操控，把焊接工件自動移動至操作臺中，再根據(jù)相應的焊接任務要求，自動將焊接夾具的安裝、配置、替換予以完成，還能夠憑借PLC 系統(tǒng)的幫助，智能化、準確化識別出車型的區(qū)別，然后以此作為基礎依據(jù)，執(zhí)行對應的焊接程序，以此做到切實開展自動化焊接。比如：在實踐操作中，有關焊接技術人員可使用西門子PLC 系統(tǒng)，來實施激光焊接機器人的智能化操控。當實際進行電路板焊接工作之時，利用PLC 能夠預先設置好相應的焊接操作程序，再對焊接機器人發(fā)出執(zhí)行程序的指令，使之能夠自動進行各類焊接工具的替換、參數(shù)的識別和執(zhí)行，以此完成汽車電路板自動化焊接工作，同時還能實現(xiàn)對電路板焊接的自動化質量檢測驗收。比如，對于汽車車身的焊接，可基于PLC 系統(tǒng)的輔助作用，先根據(jù)焊接要求，來進行焊接自動化程序的設計，同時要對每個工位進行對應焊接夾具的安裝。對于每一套夾具，也可裝上三位五通電磁換向閥，同時把機器人通信接口與夾具識別系統(tǒng)加以連接，以此充分滿足焊接作業(yè)的要求。預先完成焊接溫度與位置傳感器的調整處理，以此確保在開展焊接自動化操作期間，能夠做到實時、全方位的監(jiān)控。如果檢測發(fā)現(xiàn)焊接點溫度偏高或是機器人焊接操作方位不正確，系統(tǒng)就會發(fā)出警示，同時PLC 系統(tǒng)還會把激光焊接機器人工作狀況詳細記錄下來，及時發(fā)覺焊接程序中具有的問題，其后對程序加以改進調節(jié)，以此更為有效地確保整個汽車焊接自動化作業(yè)的順利進行。

3.6 優(yōu)化機械操控技術，滿足汽車不同焊接要求

焊接自動化作業(yè)要求用到各種機械裝置，要求憑借機械自動化技術來實行操控，比如，對于固定、轉化機械設備的使用，能夠便于焊接機器人開展各項工作。譬如汽車車架方面的焊接結構零配件通常為2-4ram，對于焊接的準確性與技術專業(yè)性具有較高要求，技術人員可對機器人采取二氧化碳氣體保護焊的方式，實現(xiàn)對夾具定位面、夾緊塊與焊接制件間空隙的有效把控，使用夾具將焊接位置夾緊，以免車架在焊接操作時發(fā)生嚴重的變形。焊接自動化需要遵從對稱焊接的原則，由車架中央朝著前尾一側進行焊接，接著往左右兩側實行焊接，盡可能的將焊縫設置在車架結構截面中性軸或者是接近中性軸的部位，以此最大程度上降低焊縫引發(fā)的撓曲問題。焊接結束后，還需要對車架加以矯正，技術人員可預先選定好機械矯正的方式，將車架中部作為中心位置，然后把車架完全安放于矯正夾具上，分別對車架前后側的四個點位施加作用力，降低車架總成壓縮變形區(qū)域的金屬變形問題，實現(xiàn)對車架外形的矯正調整。

3.7 傳感技術的結合應用

傳感技術也是焊接自動化技術中的一項關鍵性技術，在運用該項技術時，需要使用多種類型的傳感器。在汽車生產(chǎn)制造以及工作人員監(jiān)管焊接技術過程中，要求把傳感技術運用其中，主要需注意下述幾點：

（1）在運用傳感技術之前，工作人員需要清晰了解此項技術所能帶來的實際作用以及應用的具體目標，比如高效檢測焊接過程，即能夠把此項技術運用至汽車制造、生產(chǎn)焊接的各道流程中，有效提高焊接作業(yè)的總體質量。而經(jīng)過人們對汽車生產(chǎn)制造的長期研究觀察發(fā)現(xiàn)，所處的生產(chǎn)環(huán)境大多較為惡劣，存在許多外界因素都會對焊接效果帶來影響。若是運用傳統(tǒng)檢測技術，容易受到外部環(huán)境的干擾，使得檢測結果準確性較低，與實際情況不符。但是在結合運用傳感技術之后，就可以使得此問題得到有效解決，此項技術下的外部裝置在應用期間不易受到外部環(huán)境的影響，從而讓檢測結果更加貼近實際，具有更強的參考價值。

（2）在運用傳感技術期間，有關工作人員需要憑借此項技術的檢測功能來對汽車制造時的操作流程規(guī)范性、產(chǎn)品質量加以充分了解，及時觀察分析各項生產(chǎn)參數(shù)的變動情況，基于對各項信息數(shù)據(jù)的詳細記錄與分析，從而做到對汽車生產(chǎn)流程的有效把控。比如，在進行某一型號的汽車零件的焊接作業(yè)過程中，為了對焊接工藝各個流程的實施效果加以檢測，工作人員運用了傳感技術，當對各個分項加以檢測時，發(fā)現(xiàn)了一些問題，當將此焊接工作加以停止之后，迅速核查出引起質量問題的關鍵原因，同時憑借針對性措施讓該問題得到處理，充分加強了機械自動化技術的應用效果，也推動汽車產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)品質量與效率更加具有保障性。

（3）在運用傳感技術過程中，工作人員應當合理選取合適的傳感裝置，并對傳感裝置的內(nèi)部功能進行定期檢查，當保證每項功能達標之后，方可將其運用到實際的焊接檢測工作中。

4 結語

在目前，汽車產(chǎn)業(yè)面臨著新的發(fā)展機遇，同時也對其產(chǎn)品質量與盈利水平有了更高要求，通過合理運用焊接自動化技術，能夠使得焊接作業(yè)質量更有保障，同時還能加快焊接操作速率，并降低對人工操作的依賴性，以此有效降低成本開支，推動整個汽車制造流程得到優(yōu)化，實現(xiàn)低成本、高效率制造，為汽車公司帶來更高的經(jīng)濟效益。