机器人双面螺柱焊在汽车工业中的应用

王成明

奇瑞汽车股份有限公司 安徽省芜湖市 241009

1 引言

螺柱焊是汽车白车身分总成上一个重要的工艺，传统的双面螺柱焊都是通过人工翻转夹具焊接实现，一般情况下，车身分总成双面螺柱焊均采用人工焊接的方式进行，但这种人工焊接在人机、效率、安全、质量一致性、TPM等方面均存在诸多的问题。螺柱焊相对于其他焊接方法的优点，在于焊接功率上。对于批量生产的工件，在很短的焊接时间（3-980ms）内可打到8-40个/min（根据不同直径螺柱和不同焊接功率）。

目前，车身双面螺柱焊的形式基本都是通过人工焊接方式实现，针对行业内的车型我做了统计，如表1：

这种人工焊接的方式，在人机、效率、安全、质量一致性、TPM等方面均存在诸多的问题，主要问题见图1：

（1）人机：位置靠下的植焊钉，操作人员需弯腰操作；

（2）智能柔性化：每个螺柱夹具上需对应一个套筒，夹具机构复杂，无法实现多车型共用；

（3）质量一致性：人工操作质量一致性较差，螺柱焊合格率较低；

（4）安全：夹具翻转过程中有划伤人员的风险；

（5）TPM：人工操作，自动化程度低。

针对以上问题，分析原因并找出了解决措施，通过自动化方式实现智能柔性化的生产，解决传统人工焊接带来的诸多问题。

表1 行业内双面螺柱焊的统计情况

图1

2 双面螺柱焊工艺设计

2.1 结合现场空间进行平面布置规划，见图2。

2.2 通过3D仿真模拟分析，并进行虚拟验证，评审确认方案的可行性，见图3。

2.3 现场进行设备安装调试，解决过程问题，满足使用要求，见图4。

表2

3 设计过程中难点问题解决

3.1 统一螺柱型号

行业内车型螺柱焊至少4种型号，见图5。

传统车型螺柱型号不少于4种，而自动化焊接对螺柱型号要求较高，通过与产品交流及统一总装卡扣装配形式，将双面螺柱的型号统一为1种，进而实现机器人焊接。

3.2 地线安装

传统的地线安装在夹具上与板件贴合形成一个回路，但由于机器人抓件焊接，没有夹具，无法安装地线，经过评审讨论，将地线上的铜牌和螺柱焊枪绑定在一起，地线与机器人管线包安装在一起，实现一个回路解决了地线安装位置问题，同时缩短了地线与螺柱之间的距离，降低焊接过程损耗，质量一致性更好。

图2

图3

图5

图6

图4

4 方案详细说明

（1）焊接正面螺柱；

（2）R1机器人抓件，L1机器人焊接反面螺柱；

（3）R1机器人将板件放至检验台；

（4）螺柱焊质量检查；

（5）R1机器人将检验合格件放至APC。

5 结语

本方案从人机、智能柔性化、质量一致性、安全、TPM等方面均有显著的提升。并且通过计算，5年生命周期内固定资产及人力投入，新方案相比传统方案费用结余14万。