路向琨，赵中秋，刘 锋，郑 伟

(1.天津七所高科技有限公司，天津 300409；2.天津职业大学机电工程与自动化学院，天津 300410)

0 引言

《中国制造2025》规划中提到在2025年汽车整车质量要平均减轻20%，单车用铝合金达250 kg，而2019年单车用铝仅130 kg，所以未来5年的年复合增速可达15%[1-2]。由于生产效率高、成本低等优点，传统车身制造过程中会大量使用到电阻点焊工艺，而由于铝合金材料本身的特性导致其电阻点焊的控制方法较复杂，目前主流控制方式是监测焊钳电极压力，根据压力变化在焊接电流输出几十ms的时间内对电流大小进行调整，从而实现铝合金的电阻点焊连接。

本文设计了基于压电传感器的电阻焊压力采集系统，通过压电传感器测量设备在焊接过程中的微小形变，该形变与电极压力变化正相关，从而实现间接测量电极压力变化的目的。

1 系统设计

电阻点焊属于压焊，在焊接过程中通过上下电极将零件压紧并施加一定时间的预压力，通过控制器在电极两端输出电流，从而在两个零件的压紧位置处形成电阻热，使零件达到融化和重新结合形成焊点的一种工艺方法[3]。电极两端的焊接电流通常为7～40 kA，电流输出时间一般持续50～300 ms。铝合金材料受热后由于热胀冷缩会在上下电极间形成一定的膨胀力，控制器通过检测该力的变化调整焊接电流的时间和大小，实现铝合金零件的结合，因此压力测量是铝点焊控制中的核心要素。

焊接过程中电极压力的变化可以造成设备的微小形变，该形变与电极压力变化正相关，如图1所示。……