焊接机器人在汽车座椅生产中的应用研究

2018-08-15魏安平

现代制造技术与装备 2018年7期

魏安平

（华菱星马汽车（集团）股份有限公司，马鞍山 243000）

当工业革命不断深化和广泛运用的背景下，我国汽车行业的焊接技术正在向智能化、信息化、环保化的方向发展和迈进，随着汽车行业的竞争日趋激烈，汽车零部件生产面临更多的商机和挑战。我们要在现代工业机器人技术快速发展的前提下，思考和探索焊接机器人在汽车座椅生产中的应用，更好地缩短汽车座椅零件产品的开发周期，降低生产工人的劳动强度，更好地提升生产效率和质量。

1 焊接机器人技术

焊接机器人是一种极其典型的工业机器人，以焊接工作为主，并必要时进行切割、喷涂等操作，是一种可重复编程、多功能的自动控制设备。可以在机器的最后一个连接法兰配置不同的执行装置和工具。机器人由软硬件系统构成，焊接装置则分为点焊和弧焊装置。焊接机器人的主要焊机方式为熔化极、非熔化极、钎焊、火焰切割、机器人点焊等。

2 焊接机器人在汽车座椅生产中的应用分析

由于汽车座椅的生产材料大多是薄壁的板材零件，如果采用人工焊接的方式极易出现气孔、夹渣、咬边、裂纹、焊瘤、弧坑、焊穿等缺陷，而且人工焊接的劳动强度极大、工作环境较为恶劣。为此，可以在汽车座椅生产过程中采用自动化焊接方式，引入焊接机器人的技术和手段。将劳动者脱离繁重、有毒的工作环境，也较好地提升汽车座椅骨架、总成尺寸的精度，确保汽车座椅生产产品的质量和效率，满足人们的乘坐舒适性、安全性需求。

2.1 汽车座椅骨架焊接工艺研究

汽车座椅骨架是汽车座椅总成中的核心零部件，其生产相对复杂和专业。汽车座椅生产的总体流程，如图1所示。

图1 汽车座椅生产总体流程

2.2 汽车座椅骨架焊接工艺

汽车座椅骨架的焊接工序较多，其焊接工艺流程如图2所示。

图2 汽车座椅骨架的焊接工序

在汽车座椅骨架的生产流程之中，要采用焊接机器人、钢丝弯曲机等主要设备。要根据汽车座椅焊接的具体情况，添加点焊机器人、弧焊机器人，并采用双工位设计模式，从而较好地保证生产节拍的需求，更好地提升焊接的效率。同时，在进行汽车座椅骨架焊接的工位之中，还可以配置焊接胎夹具。对于焊接机器人来说主要采用气动夹紧模式，并配置相应的快速更换接头，可以根据生产工作的实际需求更换，较好地保证机器人焊接的精度和效率。另外，可以运用叉车装置和设备移动原料，使之准确快速地到达相应的工位，并且，还要设置相应的滑道，可以将总成的产品移送到存放区域。

2.3 焊接机器人工作站分析

在焊接机器人应用于汽车座椅的生产之中，焊接机器人工作站是极其关键的部分，主要由OTC焊接机器人、OTC电源、送丝装置及预热装置、变位机、OTC伺服变压器、WID夹具、WID操作台等构成。具体的系统配置主要包括：

（1）总容量为30kVA的供电系统。

（2）供气系统。在这个系统之中，空气压缩流量要大于300L/min，压力要达到0.5MPa，同时还要过滤出水及油体。

（3）机器人控制装置及接口。焊接机器人的操作间由线缆实现连接，在配置相应的送丝装置的条件下，可以实现对焊接机器人的控制。可以引出机器人的6轴伺服电机码盘信号电缆及动力电缆，与航空插座相对接；引出焊接机器人的外部伺服对应的信号和动力电缆，与电机航空插座相对接。并将机器人的输出输入接口与可编程设备相对接，可以使系统处于预设状态。

机器人工作站的主要工作机制和原理，具体包括以下内容：

（1）明确示教轨迹。要预先对机器的示教程序进行轨迹设定，校准焊枪及基准点的位置，做好示教的程序编写，在PLC装置及示教程序的共同管控下实现。同时，焊接机器人控制器内部的交流伺服单元可以控制变位机。

（2）优化焊接参数。在焊接机器人应用于汽车座椅骨架的过程中，要考虑到汽车座椅的骨架厚度不一致的现象，采用分区段设置电弧电压、焊接电流的措施，实现对不同地点的焊接速度的设置，以有效地实现对焊接终端及熄弧过程的管控。同时，要在焊接操作之前重置用户坐标系，准确地感应和探测需要焊接的工件位置，确定其水平位及垂直位，并在焊接系统中进行自动校正和调整，以规避位置不准确而引发的焊接问题，较好地保证焊接的精度。值得一提的是，焊接机器人具有极高的再现精度，可以对于相同的焊接元件重复同样的焊接程序，从而减少示教过程，极大地提高了生产效率。