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摘要：基于汽車車身焊接技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析汽車車身焊接過程的制造自動(dòng)化和智能化，汽車產(chǎn)品新材料帶動(dòng)新技術(shù)。探討汽車車身焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制；汽車制作；焊接技術(shù)；機(jī)器人驅(qū)動(dòng)

0引言

電子信息及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，加快了焊接工藝研究的進(jìn)程，新的工藝方法和新的工藝手段不斷在生產(chǎn)實(shí)際中得到實(shí)現(xiàn)。本文探討汽車車身焊接的智能化與自動(dòng)化的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。

1汽車車身焊接技術(shù)

1.1焊接技術(shù)的自動(dòng)化

焊接自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，能夠突破人類的生理局限，不受時(shí)間和環(huán)境等因素的控制，有效提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，節(jié)約日益增高的人工成本。一般而言，在年產(chǎn)量達(dá)10萬臺(tái)以上的汽車生產(chǎn)廠，焊接自動(dòng)化率可達(dá)75%；年產(chǎn)量達(dá)15萬以上的汽車生產(chǎn)廠，焊接自動(dòng)化率可達(dá)90%以上；年產(chǎn)20萬臺(tái)的汽車生產(chǎn)廠，焊接自動(dòng)化率均達(dá)到100%。隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展既人民生活水平的提高所帶動(dòng)的汽車消費(fèi)升級也使得焊接自動(dòng)化智能化有巨大的市場前景：（1）經(jīng)濟(jì)適用價(jià)格低廉已經(jīng)不再是汽車市場的主流，而邊際利潤更高的中高檔車逐漸成為汽車的主要市場，使得汽車生產(chǎn)廠在做生產(chǎn)線規(guī)劃選擇時(shí)不用考慮焊接自動(dòng)化和智能化所帶來的設(shè)備成本問題。（2）持續(xù)增長中高檔車的消費(fèi)市場，對生產(chǎn)效率的要求上升到主導(dǎo)位置，更快的占領(lǐng)市場滿足市場需求是各大汽車生產(chǎn)廠的經(jīng)營策略，無疑焊接自動(dòng)化智能化都成為更好的選擇。（3）中高檔汽車的品質(zhì)要求，汽車輕量化所帶動(dòng)的有色金屬材料的使用，也要求焊機(jī)自動(dòng)化及智能化在實(shí)際生產(chǎn)中要得到更為廣泛的應(yīng)用。

1.2焊接工藝自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀

我國焊接技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的戰(zhàn)略目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)焊接生產(chǎn)自動(dòng)化實(shí)踐的過程，將計(jì)算機(jī)用于輔助設(shè)計(jì)和工業(yè)制作。整個(gè)焊接技術(shù)發(fā)展新局面的誕生是焊接機(jī)器人的出現(xiàn)，機(jī)器人自動(dòng)化焊接在各行各業(yè)都有所應(yīng)用，但是在汽車制作公司的應(yīng)用，是焊接機(jī)器人應(yīng)用的主要領(lǐng)域。焊接技術(shù)自動(dòng)化的表現(xiàn)在于節(jié)能化的焊機(jī)和弧焊機(jī)。這兩種機(jī)器的出現(xiàn)對整個(gè)行業(yè)的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用：（1）大規(guī)模生產(chǎn)作業(yè)的氣體保護(hù)焊應(yīng)用較廣泛。無論是汽車主機(jī)廠，還是零部件生產(chǎn)廠，由于大規(guī)模的氣體保護(hù)焊所產(chǎn)生的有害煙塵對人健康的影響和生產(chǎn)效率的需要，均都建立弧焊工作站，用機(jī)器人代替人工，實(shí)現(xiàn)了氣體保護(hù)焊生產(chǎn)作業(yè)的自動(dòng)化。（2）激光焊、攪拌摩擦焊、鉚焊等特種焊接工藝，由于生產(chǎn)效率的需要和工藝實(shí)現(xiàn)要求高，普遍以自動(dòng)化生產(chǎn)形式來實(shí)現(xiàn)。（3）焊接過程復(fù)雜和勞動(dòng)強(qiáng)度大的焊接作業(yè)，均以自動(dòng)化的焊接手段來實(shí)現(xiàn)。受制于產(chǎn)業(yè)升級進(jìn)程的影響，汽車行業(yè)中焊接自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用只能說是普遍而不是大規(guī)模使用。焊接自動(dòng)化的分布情況基本是合資品牌大于自主品牌，暢銷車型大于非常小車型，豪華車大于經(jīng)濟(jì)車型，傳統(tǒng)造車企業(yè)大于新能源企業(yè)。整體呈現(xiàn)成本/利潤導(dǎo)向的模式。

1.3焊接工藝智能化的應(yīng)用

目前焊接工藝智能化主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，一是生產(chǎn)作業(yè)實(shí)現(xiàn)手段的智能化；二是焊接過程控制的智能化；三是分析診斷過程智能化。（1）生產(chǎn)作業(yè)實(shí)現(xiàn)手段的智能化。根據(jù)圖像識(shí)別技術(shù)而產(chǎn)生的視覺系統(tǒng)，在工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。焊接生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，尤其在大規(guī)模批量生產(chǎn)中，由計(jì)算機(jī)技術(shù)引領(lǐng)的圖像識(shí)別技術(shù)，能夠模仿人類對特定的要素進(jìn)行視覺識(shí)別。由于技術(shù)成本高，應(yīng)用范圍窄，并未大范圍使用。（2）焊接過程控制智能化。自動(dòng)化一體調(diào)節(jié)焊接參數(shù)的智能化技術(shù)出現(xiàn)時(shí)，將整個(gè)操作都更加簡單化和便捷化，智能化程度也越來越高。在汽車生產(chǎn)中，焊接自適應(yīng)系統(tǒng)能夠根據(jù)動(dòng)態(tài)電阻的變化輸出與之相符的焊接參數(shù)，很好的消除焊接過程中產(chǎn)生的飛濺或由于其他因素導(dǎo)致的虛焊等質(zhì)量缺陷。尤其是對于焊接過程更為復(fù)雜的有色金屬焊接，焊接自適應(yīng)控制系統(tǒng)更能發(fā)揮強(qiáng)度的作用，確保焊接質(zhì)量的可靠性。焊接過程控制智能化的發(fā)展相對成熟，無論是人工電阻焊的控制設(shè)備還是自動(dòng)焊的控制設(shè)備均由較為普遍的使用。帶有自適應(yīng)模塊的焊接控制設(shè)備的價(jià)格是普通焊接控制設(shè)備的價(jià)格2～3倍，從一定程度上限制了新技術(shù)的推廣。（3）分析診斷過程智能化。專家診斷系統(tǒng)和在線檢測技術(shù)的應(yīng)用，使得焊接質(zhì)量檢測不再困難。以往的焊接質(zhì)量檢查基本是由專業(yè)人員在離線狀態(tài)下通過抽樣進(jìn)行晶相分析、X光探傷、磁粉探傷、超聲波探傷等手段進(jìn)行，同時(shí)檢測周期長，由于是抽樣測試存在檢測風(fēng)險(xiǎn)。而隨著專家系統(tǒng)的誕生和自動(dòng)化檢測技術(shù)的應(yīng)用，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在線的質(zhì)量檢測。但僅就其質(zhì)量控制成本而言，質(zhì)量不是越高越好，在滿足使用要求的前提下，過度的質(zhì)量控制無疑會(huì)增大企業(yè)的運(yùn)營成本。專家診斷系統(tǒng)級在線檢測技術(shù)的使用僅限于對焊接質(zhì)量要求高的豪華車的特種材料焊接中。

2汽車車身焊接技術(shù)自動(dòng)化和智能化

2.1汽車產(chǎn)業(yè)升級

在汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的今天，隨著汽車行業(yè)生產(chǎn)節(jié)奏的加快，汽車生產(chǎn)在保證質(zhì)量的同時(shí)，也追求產(chǎn)量，提高規(guī)模效益。一個(gè)汽車產(chǎn)品的生命周期只有3～5年，隨著產(chǎn)品的升級，汽車焊接生產(chǎn)線也隨之升級，原有自動(dòng)化、柔性化程度較低的生產(chǎn)線逐漸退出歷史舞臺(tái)，取而代之的是自動(dòng)化程度更高、柔性程度更高的現(xiàn)代化焊接生產(chǎn)線。自動(dòng)化成為汽車車身焊接生產(chǎn)線的發(fā)展方向，焊接機(jī)器人也順應(yīng)時(shí)展技術(shù)和行業(yè)要求誕生。焊接機(jī)器人是獨(dú)立操作的個(gè)體，動(dòng)作自由度較高、程序靈活，且自動(dòng)化程度以及柔性程度都較高[1-3]。焊接方面主要是點(diǎn)焊機(jī)器人和弧焊機(jī)器人。

2.2汽車產(chǎn)品新材料帶動(dòng)新技術(shù)

汽車的輕量化發(fā)展，越來越多的新型材料得到應(yīng)用，一些新型的金屬材料以及高強(qiáng)度的有機(jī)合成材料等，都是未來焊接技術(shù)的主要焊接材料。為了適應(yīng)新的材料，有許多新型焊接技術(shù)的出現(xiàn)，如擴(kuò)散焊等。新材料的應(yīng)用使得轎車材料構(gòu)成發(fā)生了明顯改變，目前許多汽車廠商都開始大量使用雙面鍍鋅的鋼板，和鋁合金板，最有效的焊接方式就是激光焊接。為了配合新型焊接技術(shù)的出現(xiàn)，焊接設(shè)備的智能化和焊接質(zhì)量要求也越來越高。新型焊接技術(shù)類似激光焊以及電子束焊等都得到大量使用，所以焊接設(shè)備以及質(zhì)量的穩(wěn)定性以及數(shù)字化水平也得到了很大的提升。傳統(tǒng)焊接生產(chǎn)向著精細(xì)化的方式轉(zhuǎn)變，是基于計(jì)算機(jī)以及信息技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。對于一些焊接技術(shù)要求較高的操作，也可以進(jìn)行虛擬建模的方式，讓焊接機(jī)器人進(jìn)行仿真技術(shù)的練習(xí)。大量應(yīng)用在焊接過程策劃以及工藝參數(shù)優(yōu)化等各環(huán)節(jié)的技術(shù)，對于加快焊接技術(shù)的編制以及縮短現(xiàn)場調(diào)試時(shí)間，都有著重要的應(yīng)用價(jià)值。仿真技術(shù)在焊縫質(zhì)量的評估以及焊接后的變形測量等檢驗(yàn)方式中，都可以發(fā)揮重要的作用。新車型在設(shè)計(jì)階段還可以運(yùn)用智能化的仿真技術(shù)進(jìn)行疲勞性能以及沖擊性能等綜合考慮，做出適用性方面的性能評價(jià)。運(yùn)用計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)，對焊接過程中的質(zhì)量分析和優(yōu)化有著重要意義。而對技術(shù)準(zhǔn)備以及質(zhì)量檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)方面提高要求，也有利于企業(yè)的管理和決策。

3汽車車身焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢

從整個(gè)汽車行業(yè)的焊接現(xiàn)狀來看，發(fā)展自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)是整個(gè)汽車工業(yè)的焊接發(fā)展趨勢，更加符合自動(dòng)化的規(guī)劃路徑。發(fā)展焊接技術(shù)自動(dòng)化和智能化，需要注意可持續(xù)發(fā)展理念以及環(huán)境保護(hù)的觀念。焊接行業(yè)的耗能較為突出，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展是必然選擇，也是長遠(yuǎn)打算所在。在焊接方面可以推廣清潔化生產(chǎn)，在一些高溫噪聲的環(huán)境中，堅(jiān)持焊接自動(dòng)化生產(chǎn)，可以有效減少對環(huán)境的污染。為了促進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，也可以引進(jìn)發(fā)達(dá)國家的制造技術(shù)，在借鑒先進(jìn)技術(shù)讓焊接自動(dòng)化系統(tǒng)更好地更新?lián)Q代。

4結(jié)語

我國焊接技術(shù)的智能化和自動(dòng)化是行業(yè)發(fā)展的主要趨勢，可以通過對焊接技術(shù)的優(yōu)化來適應(yīng)新型材料的使用，也可以通過焊接機(jī)器人的推廣來提高技術(shù)的精確度，推動(dòng)整個(gè)生產(chǎn)線自動(dòng)化和柔性化發(fā)展等，都可以進(jìn)一步優(yōu)化焊接技術(shù)，也是為了將焊接技術(shù)推廣到其他行業(yè)的必然要求，是促進(jìn)國家制造業(yè)進(jìn)步的重要措施。

參考文獻(xiàn)

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作者:曲家宇 單位:江西昌河汽車生產(chǎn)制造部焊裝車間