机器人在汽车车身制造中的应用研究

2014-03-31何延发赵晓巍

中国高新技术企业 2014年6期

何延发+赵晓巍

摘要：近年来，随着我国汽车工业技术的不断发展，机器人在汽车车身制造过程中的地位越来越高。汽车工业是支撑我国国民经济发展的支柱型产业，其制造工艺的发展对提高国民经济效益具有重要影响意义。智能化机械设备的研发和应用，在一定程度上加速了汽车制造工业自动化转变，焊装连接技术自动化改革彻底改变了传统的汽车制造格局。

关键词：机器人；汽车车身；汽车制造；焊装连接技术

中图分类号：TP278 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）09-0031-02

汽车车身在装配和制造过程中会涉及到很多连接技术，并且该装配连接技术的柔性要求也非常高。机器人的机械化行为非常准确，可以在短时间内实现快速装配，并且其装配技术的应用效果非常高。在焊装车身工艺中，机器人系统不仅可以发挥生产优势，还能创造出多种连接技术联合制作的工业生产模式。

1 焊接机器人系统

1.1 焊接机器人系统特征简述

焊接机器人在工业生产过程中，其技术应用特点相对独立，在保持运动自由的情况下，能够按照计算机程序软件设定的程序进行工业操作。自动化是焊接机器人最特殊的功能，除了自动化性能，机器人还可以在短时间内进行机械组建，并且其柔韧程度很高。机器人系统表现出来的多样化功能特征具有很强的时代意义，信息处理功能、先进制造技术、高准确度的操作行为为机器人系统带来了很好的发展空间。

1.2 焊接机器人系统元件

焊装机器人系统的组成构件，主要由以下几部分组成：

（1）焊接机器人主体。主体包括电源控制座以及工作轴，其主体内部结构是机器人完成工业制造生产的基本结构，所以机器人在投入生产过程中，设备检修人员经常会对其主体结构进行维修和技术测试，以保证其主体结构完整。机座、支架等结构连接在焊接机器人主体上，使机器人拥有抓重、灵活变动工艺方向、调节机座位置等功能。

（2）机器人控制器。控制器是连接计算机控制程序的电子信息传送设备，工作人员会通过控制器来操控机器人进行工业生产。因为控制器中安装的电子信号发射器可以在第一时间将工作指令传达给机器人主体，机器人主体对操作指令进行详细分析之后，再进行重复性的工业生产。

（3）转换接头。机器人在工作一段时间之后，其生产、焊接元件会产生相应磨损，这种磨损现象会严重降低生产、焊接元件的工作效果，所以系统会根据机器人运作的次数，定期对其工业生产接头进行更换，以保持机器人随时处在最佳工作状态。

1.3 机器人系统功能性分析

通常情况下，机器人的一切操作工作指令都是由控制器传送的，操作人员通过手动编程，将其所要进行的工业生产动作传达给机器人，机器人进行拼装或焊接工作。随着机器人技术研究的不断深入，其功能性也发生了很大的改变。现阶段，很多汽车车身制造工业纷纷引用了机器人系统，其不仅可以完成传统意义上焊接与拼装工作，还能通过快速转换接头支架形成连续性生产结构，这种连续性生产模式不仅大大提升了车身制造的工作效率，还有效的降低了车身制造的成本。

2 机器人复合应用技术研究

2.1 激光焊接技术

焊接是车身制造工业中的重要组成内容，大部分应用在车身制造的机器人，其运动特性大多体现在焊接方面。由于车身焊接对焊接材料粘合程度的要求很高，所以其焊机技术应具有高强度、高密度、高热度、高速度特点。机器人在进行焊接操作时，要想实现良好的焊接效果，必须对车身材料进行准确的、高密度的集中加热。焊接技术的发展和应用使机器人的硬件设备组成更加完善，加入激光器、光导系统的机器人，其热能控制性能更好。

2.2 在线检测技术

机器人不仅具有很好的工业生产性能，其自动检验功能也非常好。机器人可以在完成一项工业生产任务之后，自动对其作业效果进行视觉检测和质量评估。目前，机器人在车身制造方面的在线检测技术已经发展的较为完善，在检测车身体积、结构、材料质量情况方面出现误差的可能性非常小。机器人主体中的视觉传感器可以通过运动轨迹轻松的测量出操作行为的准确性，同时又因为测量对象通常和机器人主体相连，所以视觉传感器可以利用固定支架实施定点测量，以做到在任何范围内都可以对其操作行为进行效果测量。

2.3 车身点焊技术

点焊技术在传统车身制造工艺中占据主导地位，工作人员在规划车身制造计划时通常会将点焊技术的应用内容作为重点研究项目。随着车身制造技术的革新，制造板材物理性能的改变，机器人在点焊制造工艺中的应用效果越来越好。点焊技术相较于传统焊接技术，其焊接精度、质量都有大幅度提高，并且其技术的灵活应用性能很好，所以点焊技术较为广泛的应用在相对复杂的车身制造工艺领域，在产品性能提升和设备改造方面起到了积极的影响作用。

2.4 车身压合技术

压合技术在制造高品质车身中的应用效果很好，通常采用压机与模具相结合的方式进行形状压合，机器人系统加入压合技术之后，可以与滚轮进行相关的设计配合，在热力压缩的条件下，完成如天窗、四门两盖等高难度车身设计目标。所以压合技术的技术柔韧性，可以大幅度增加机器人实现多品种混合生产，降低汽车企业车身制造的运营成本。

2.5 车身涂胶技术

涂胶技术与焊接技术相同，其主要目的表现车身在制造流程上，功能性的统一化，所以针对不同功能性元件，其采用的涂胶类型也大不相同。在合理利用车身材料物理性质与化学性质的条件下，机器人可以快速的进行减震、密封焊接，制造出不同结构形态的涂胶形状。同时，因为涂胶的化学性质在复杂环境下很容易变形，所以在车身制造过程中，工作人员经常会采用机器人制造，来精确掌握涂胶技术的应用时间以及应用位置。

2.6 车身冲铆技术

冲铆技术在车身制造中的应用效果很好，冲铆效率高，其车身制造成本会大幅度降低。机器人对冲铆技术的掌握情况良好，可以在相对复杂的环境下实现冲孔处理，并在不损坏任何制造元件的前提下，将冲孔与车身螺母铆接在一起，实现车身一体化的制造目标。由此可见，冲铆技术对丰富车身制造材料、提升车身使用性能有很大影响。机器人使用冲铆技术可以提升铆接精度，实现车身各部分元件铝合金连接的制作目标。

3 结语

通过上文对机器人在车身制造工业中的应用进行系统分析可知，机器人系统对实现车身制造工艺生产效率、节约劳动力、降低制造成本方面具有很好的作用。通过机器人参与制造生产，车身制造工艺完成了混合生产的发展目标，并且可以通过改变机器人不同操作程序来完成多种操作行为。针对批量化生产、多样化生产的车身制造产业，机器人拥有的激光连接技术、涂胶技术、点焊技术、在线检测技术在制造发展上占有绝对性优势。

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