一种汽车焊装自动焊改进方法

2017-04-13温强龙茅卫东李金山戴竞赵杨好

设备管理与维修 2017年2期

关键词：焊钳傀儡焊件

温强龙，茅卫东，李金山，戴竞，赵杨好

（芜湖凯翼汽车有限公司，安徽芜湖241000）

一种汽车焊装自动焊改进方法

温强龙，茅卫东，李金山，戴竞，赵杨好

（芜湖凯翼汽车有限公司，安徽芜湖241000）

焊装焊接自动化原理，生产过程中出现的问题及解决方案。电动缸特点。

自动焊；随性机构；电动缸

0 前言

目前采用的电焊设备主要有手工点焊，专机多点焊和机器人焊。手工点焊设备简单，采用普通电阻焊机，由手工操作焊钳依次对车身每个焊点进行焊接，其生产线设备投资及维护成本低，灵活性好，但存在劳动强度高、效率较低、人工定位不精确、焊点质量一致性与焊点外观质量较差等弊端，因此将难以满足人们对汽车制造质量越来越高的要求。专机多点焊是采用多点焊机进行焊接，适用于焊装结构形状复杂、焊点密集、接头搭边小、操作困难、焊接质量难以保证等特征的工件，但是多点焊设备投资多、专用性强，只适用于某一种产品焊接，柔性差。机器人焊是由点焊机器人执行，具有自动化程度高，柔性强，焊接质量好等优点，但是其前期投资和后期维护成本高，回收期太长，投入产出比低，不利于快速推广。

1 自动焊接方式介绍

傀儡焊。借助外界人工焊接对生产线上焊接通道不畅通、普通焊钳不能焊接的零件进行的一种焊接，即通过焊钳在辅助机构上进行焊接，辅助机构引至需要焊接的零件位置从而完成焊接。

自动焊。通过可编程控制器对焊钳的运动轨迹及焊接参数进行自动控制，使焊钳按照工艺的规定进行自动焊接。

傀儡焊、自动焊2种方法的区别在于自动焊不需要人工操作，傀儡焊需要人工操作。这2种焊接方式可以取代人工和机器人无法做到的特殊部位的焊接，但对零件质量要求（即零件一致性要求）较高，如零件精度达不到要求时，易引发焊接设备故障。

目前可编程控制器已大量运用到汽车焊接生产线，发展趋势是不采用傀儡焊，完全采用自动焊，减少人工操作强度，进而降低企业的运行成本。

2 自动焊工作形式

（1）单面单点焊。焊接电源负极与焊接本体连接，焊接电源正极与电极连接，电极接触焊件焊接，焊接1个点。背面无电极压痕，如用于门盖包边固定，缺点是焊件易分流、焊接熔点差，只能作为定位。

（2）双面单点焊。焊接电源正负极与傀儡焊钳的动静钳臂连接在焊件上下侧，焊接1个点。焊接熔点效果好，适用于大型、移动有困难的焊件，可以避免焊件焊接分流。如用于车身骨架裙边焊接。缺点是1个电磁阀控制1个傀儡焊钳，程序逻辑复杂，控制点多，故障率高。

（3）单面双点原理。单面双点焊是2台变压器和2个电极安放在焊件同一侧，另一侧采用导电铜垫板连接，同时焊接2个点。表面件无电极压痕，生产率高，适用于大型、移动有困难的焊件，如用于大型客车侧围拼装连接表面。缺点是焊接点易分流，出现弱焊和虚焊。

（4）双面双点电焊。2台变压器分别对焊件两侧成对电极供电，在1个循环中同时形成2个焊点。电源在同一瞬间的极性相反，相当于双面单点焊，这种电路也叫推挽式电路。焊接质量高，但需专用变压器，适用于大焊件的大量生产。表面件无电极压痕，生产率高，适用于大型、移动有困难的焊件，是目前较完美的焊接方法。多用于骨架裙边、地板连接板和侧围拼装连接表面。

3 自动焊焊接方式

（1）固定式自动焊。通过程序控制焊机完成傀儡焊钳预压、加压、焊接和休止全过程。

（2）随行机构的自动焊。通过程序控制焊机完成傀儡焊钳预压、加压、焊接和休止并发送信号给随行机构推进下一个焊点位。

4 自动焊技术

4.1 自动焊简介

焊装线的裙边气动随行自动焊主要分布在总拼线侧围定位焊拼台、顶盖定位焊拼台和轮罩补焊焊拼台，其将200 kV·A变压器安装于地板上，通过铜排延伸至气动随行机构傀儡焊钳附近，通过空冷电缆将焊钳与铜排连接，焊钳在气动驱动下，沿着直线导轨滑行，在电控程序的控制下，实现多点的焊接。

4.2 某车型自动焊结构（图1）

图1 自动焊结构图

动作机构采用直线双导轨,多点位置定位装置设计，在滑台上安装感应块，底座上安装对应每一个焊点的检测开关。采用SMC品牌的自锁气缸，供气驱动气缸时，气压顶起端锁的活塞，气缸解锁运动。切断气源后，解锁活塞靠弹簧力复位，使活塞杆被锁住。多点自动焊不同于单点自动焊，多点焊需要冷却水冷却。

4.3 主要问题及解决方法

（1）目前随行机构的自动焊每个焊接到位点都采用接近开关进行控制，在焊接过程中易出现焊渣脱落到接近开关造成误动作。改善前（图2a），自动焊到位检测采用接近开关，焊接过程中易出现焊渣脱落到接近开关造成误动作。改善后（图2b），利用磁性气缸的特点在气缸上增加多个磁性开关，在焊接过程中焊渣不易脱落在磁性开关上避免焊接故障。

（2）气动随行机构在随行过程中由于气压和流量不稳定导致机械蠕动（爬行）造成到位点不准确出现设备故障。

采用型号为CDNA2T63-600-D自锁气缸来实现自动焊滑台的机械停止，同时考虑到停止的稳定性，采用三位阀来实现气缸活塞处于中间位置，并在气路中增加单独控制自动焊滑移气缸的减压阀，把自动焊滑移气缸的气压由原来系统气压0.4～0.6 MPa降到0.2～0.3 MPa。

前期通过PLC编程只能实现气缸前进与后退，但还是无法对焊点位置精确定位，通过观察与研究讨论决定，在移动轨道上增加了机械限位装置，并通过程序优化实现自动焊的来回自动查找位置，直到找到目标焊点（图3）。

图2 改善前后情况

图3 自动找点程序

4.4 电动缸特点

（1）闭环伺服控制，控制精度达到0.01 mm；精密控制推力，增加压力传感器，控制精度可达1%；很容易与PLC等控制系统连接，实现高精密运动控制。噪声低、节能、干净、高刚性、抗冲击、超长寿命且操作维护简单。电动缸可以在恶劣环境下无故障，防护等级可以达到IP66。长期工作，并且实现高强度、高速度、高精度定位，运动平稳且噪声低。可以实现在某车型大批量自动焊生产。

（2）电动缸维护成本低，电动缸在复杂环境下工作只需要定期注脂润滑，无易损件需要维护更换，相比液压和气压系统，减少了大量的售后服务成本。在此方面，电动缸可以完全替代液压缸和气缸并且更环保、更节能，很容易与PLC电动缸等控制系统连接，实现高精密运动控制。

（3）配置灵活性。电动缸可以提供非常灵活的安装配置，全系列的安装组件。安装前法兰、后法兰、侧面法兰、尾部铰接、耳轴安装、导向模块等。可以与伺服电机成直线或平行安装。