巢杰　程超　陈海龙

摘 要：随着我国汽车产业飞速发展，汽车制造技术改革步伐也在不断加快，焊接作为汽车制造的关键环节，是汽车制造业技术创新的主要“阵地”。随着人们对汽车制造技术要求的提升，车身流线、美观度等成为了消费者购车的重要考虑因素，为了保证车身造型美和安全性，焊接自动化技术逐渐成为汽车制造企业技术创新重点，很多企业开始研究机械技术、自动化技术和人工智能技术在汽车焊接自动化技术中的运用，进一步提升汽车零部件和车身制造工艺，为我国汽车产业转型升级注入活力。

关键词：汽车产业 焊接技术 自动化技术 应用策略

Discussion about the Application of Welding Automation Technology in the Automobile Industry

Chao Jie，Cheng Chao，Chen Hailong

Abstract：With the rapid development of China's automobile industry， the pace of automobile manufacturing technology reform is also accelerating. As a key link of automobile manufacturing， welding is the main "front" of technological innovation. As people’s requirements for automobile manufacturing technology increase， body streamlines， and aesthetics have become important considerations for consumers when buying cars. To ensure the beauty and safety of the body shape， welding automation technology has gradually become the focus of technological innovation for automobile manufacturers. Many companies begin to study the application of mechanical technology， automation technology and artificial intelligence technology in automotive welding automation technology， further improve the manufacturing process of auto parts and bodywork， and inject vitality into the transformation and upgrading of China's auto industry.

Key words：automobile industry， welding technology， automation technology， application strategy

1 引言

隨着我国汽车制造业转型升级，焊接自动化技术逐步成熟，与发达国家之间的差距逐渐缩小，我国汽车焊接自动化逐步向智能化、集成化、柔性化和环保化发展，积极响应了我国节能减排战略目标。汽车制造企业要积极研发焊接自动化机器人，实现标准化、流水线操作，在保证焊接精度和美观度基础上，提升焊接环节工作效率;积极更新自动化控制技术，运用PLC系统和虚拟仿真系统开展操作，满足不同标准焊接要求;促进人工智能技术和焊机自动化技术融合，运用传感、AI监测等对焊机过程进行监督，保证焊机自动化加工质量，全面提升汽车焊接自动化技术质量和安全性。

2 汽车产业焊接自动化技术特点

2.1 降低生产成本，提升焊接效率

焊接自动化技术主要由工业机器人完成，一台自动焊接机器人可以承担3-4名工人的工作量，并且还可以连续工作，还可以大大降低焊接事故发生，工作效率远远高于人工，焊机自动化技术可以帮助企业降低人力成本，把更多资金运用在新技术研发上。此外，焊接自动化技术还可以帮助企业缓解“用工荒”，弥补部分企业缺少高级焊工的不足，利用高科技、标准化自动焊接机器人来代替人力焊接，保证焊接工作的顺利开展，同时提升汽车焊接加工环节工作效率。

2.2 标准化焊接作业，提升加工质量

焊接自动化的一大优势在于标准化作业，技术人员通过PLC技术或自动化操作系统来设定焊接标准、焊接位置等技术参数，机器人就可以按照设定好的程序开始工作，真正实现了标准化、精细化作业，保证了汽车车身和零部件焊接质量。人力焊接受自身技能、外部因素的干扰，焊接自动化技术可以排除内外部干扰，技术人员只要设定好焊接参数、焊接运动轨迹、焊枪角度、材料融化温度等数值，焊接程序就可以自动运行，避免出现焊穿、焊偏等问题，提升焊接产品的合格率和加工精度。

2.3 自动化焊接作业，优化作业环境

焊接作业具有一定危险性，属于特殊工种，需要借助一定特殊材料和化学药品，焊接时会产生弧光、粉尘和刺鼻气味，一些材料在高温熔化后会产生有毒气体，容易损害焊工的身体健康。焊接自动化技术可以更好的保证焊工健康和安全，焊工可以通过自动化控制系统进行远程操作，根据汽车、零部件焊接工艺要求来设定焊接程序指令，在车间进行远程操作和监管即可，避免了焊工遭受职业病侵害，还可以降低焊工作业强度，提升焊接自动化作业质量。

3 新时期我国汽车产业焊接自动化技术趋势

3.1 趋向于构建柔性化、自动化加工系统

随着消费者对汽车外形、性能要求的提升，车身外观造型成为了汽车企业技术研发重点，为了提升市场占有率，汽车企业纷纷开始研发新车型，这对汽车焊接工艺提出了更高的要求。很多汽车企业开始尝试建立自动化柔性焊接生产线，结合本企业主要车型焊接标准来建设混合生产线，把不同规格的分总成焊接夹具组合在一起，满足不同车型焊接要求，降低企业设备采购成本，焊工也可以在一条生产线上完成所有焊接工作，有效提升汽车车身焊接生产线效率。

3.2 树立绿色环保发展理念

汽车车身焊接主要采用熔化焊、压力焊和钎焊等方式，这些传统焊接方式在作业过程中会释放污染物，不仅影响作业人员健康，还会影响车间环境。焊接自动化由机器人完成，技术人员通过智能控制系统来设定焊接轨迹、焊枪角度以及焊接位置等程序，机器人根据指令进行焊接，大大縮短焊接用时，从而减少弧光、噪音和烟尘等污染物产生，可以减轻车间环境污染，还可以节省焊接材料，落实好绿色环保理念，实现汽车制造业可持续发展。

3.3 研发适合新材料的焊接技术

新时期我国汽车产业倡导轻量化发展，这一理念渗透在汽车设计、制造和材料选择上，尤其是汽车车身加工材料更注重轻量化，以便制造出更加美观的流线车型。很多汽车企业开始尝试把更为轻薄、韧性更好的新材料运用在车身设计中，例如我们熟悉的镀锌板、镁铝合金和高强度纤维复合板等新材料，这些材料不仅抗撞击效果比较好，在焊接时更容易成型，它们正在成为汽车车身横梁、纵梁以及车身板簧支架的主要制作材料。

4 汽车产业中焊接自动化技术的应用策略

4.1 加快研发焊接机器人，提升加工效率

汽车制造企业要积极研发焊接机器人工作站以及混合生产线，全面普及焊机自动化技术，逐步打造“无人焊接车间”。焊接机器人是焊机自动化技术研发重点，企业可以加快研发机器人控制系统、焊枪、机器人末端执行器、示教器以及视频识别系统等一体化工作站，技术人员可以在操作台进行远程操作，通过视频识别系统观察焊接作业进展。末端执行器是焊机机器人研发难点，技术人员要根据不同焊接工艺要求安装不同的夹具和机械臂，方便旋转或移动加工工件，确保对准焊接点，保证焊接点的准确性和稳定性，例如在焊接汽车电子控制系统面板时，需要换上小型号夹具，控制好面板，再利用机械臂把相应零部件焊接在对应位置，技术人员通过设定翻转程序来控制面板移动，确保所有零部件都焊接在触点上。

4.2 搭建智能作业和检测系统，实施精细化焊接

焊接自动化技术可实现自动检测、安全预警，企业可以在焊接自动化生产线安装传感器和视频检测系统，在线对车身焊接质量进行检测，降低车身焊接返工率，降低企业生产成本。例如技术人员可以针对汽车车架焊接设计检测系统，先对车架整体焊接点进行分类，选择合适的焊钳，例如X 形，C形焊钳，再根据夹具总成来确定喉深、电极形状，采用横吊、纵吊还是转吊方式来进行焊接。技术人员确认好这些基本信息后，可以利用焊接机器人视觉系统进行作业，先对汽车车身进行全面扫描，确认全部焊接点，以及相应的焊接轨迹，在控制面板和示教器上设定好相关参数，技术人员通过视频监视器进行全程检测。自动感应小车把车技运输到作业区域，再由机械手和机器人共同作业，机器人可以先把夹具固定到制定位置，选用激光焊接头、钎焊等不同焊头与焊枪进行焊接。

4.3 优化PLC系统控制技术，实现自动化加工

PLC系统是焊接自动化的关键技术，技术人员可以根据汽车车身、零部件焊接工艺要求来优化PLC系统，利用PLC自动控制系统把焊接工件送到操作台上，自动更换焊接夹具，还可以利用PLC系统识别车型、为不同车型匹配不同的焊接程序，真正实现自动化焊接。例如技术人员可以利用西门子PLC系统控制激光焊接机器人以及焊接夹具系统，控制焊接机器人整个作业过程，通过设定指令要让机器人更换夹具、激光器，控制整合焊接生产线电源，实现自动化作业。例如技术人员在焊接汽车白车身时，可以运用PLC系统来设计焊接自动化程序，工位上安装焊接夹具，每套夹具上的气缸为一组，并安装三位五通电磁换向阀，气缸上还要安装干簧管磁性开关，把机器人通讯接口和夹具识别系统连接起来，设定好温度和位置传感器，一旦焊接点温度太高或机器人未到达焊接点，系统会发出警报，PLC系统会记录激光焊接机器人作业情况，及时发现焊接过程中存在的问题，随时调整程序代码，保证汽车焊接自动化作业的稳定性和安全性。汽车企业要根据主要生产车型编写不同的PLC控制程序，方便技术人员根据汽车型号选择不同的焊接程序，对汽车零部件、车架和车身进行自动化焊接，严格把控焊接位置、焊接轨迹和焊接痕迹平整度，提升汽车外形美观度。

4.4 优化机械操控技术，满足汽车不同焊接要求

焊机自动化需要机械装置的配合，需要利用机械自动化技术来完成操作，例如固定机械装置和转化机械装置，方便焊接机器人进行操作。例如汽车车架焊接结构零件一般在2-4mm，对焊接精准度和技术要求比较高，技术人员可以为机器人设定CO2气体保护焊方法，控制好夹具定位面和压紧块以及焊接制件之间的缝隙，用夹具加紧焊接部位，防止车架在焊接时出现变形。焊接自动化要遵循对称焊接原则，从车架中央向前尾方向开始焊接，然后再向左右两侧进行焊接，尽量把焊缝安排在车架结构截面的中性轴上或靠近中性轴的位置上，减少焊缝引起的挠曲。焊接完成后还要对车架进行矫正，技术人员可以设定机械矫正法，以车架中部为中心，把整个车架放置在校正夹具上，分别向车架前端或后端四点施加外力，减少车架总成压缩变形区的金属变形，矫正车架外形。

5 结语

汽车企业要加强焊接自动化技术研发，把人工智能、机械自动化、PLC系统技术融入焊接自动化研究中，立足汽车焊机工艺发展趋势，积极打造焊接自动化生产线，研发智能化焊接机器人，不断提升汽车车身、车架和零部件焊接工艺精度，为我国汽车制造业转型升级贡献一份力量。

参考文献：

[1]林本健.浅析汽车产业中焊接自动化技术的发展应用研究[J].内燃机与配件，2019（24）：180-181.

[2]陈禹，翟风祥.汽车产业中焊接自动化技术的应用[J].内燃机与配件，2021（02）：185-186.