汽车产业中焊接自动化技术的应用

陆晓嬿

常州斯伯银车辆科技有限公司 江苏省常州市 213000

焊接自动化技术当前在许多工业产业之中得到了大力运用，而且在日后具有广阔的发展前景。所以，需要重视此项技术在汽车产业中的运用，以此来提高国内汽车领域的发展水平，推动我国汽车生产制造工艺的自动化程度得到提高。从这一方面即可了解到，焊接自动化技术对于汽车产业的重要运用价值，需要加强对此技术的应用研究力度。

1 应用焊接自动化技术的优势

焊接操作具有作业周期短、成本投入低、方式灵活、调整便利等优势，因此在汽车行业获得了大范围运用。当前，国内经过数十年的发展，在使用劳动力时所要承受的成本不断提高，社会及公众也对环境保护有了更高的要求。自动化在国内已经慢慢运用到各行各业、各个领域，而且收获了十分理想的效果。比如，最近几年，国内逐渐研发出了以机器人技术为核心的技术，即焊接自动化技术，该项技术在具体运用时占有突出性优势。另外，汽车生产流程较为复杂，将焊接自动化技术运用其中，从而能够让焊接操作中发生失误的几率大幅下降。伴随国内工业化水平的持续提升，开始对焊接工艺水平提出了更高的要求。所以，焊接技术的自动化发展是国内焊接工艺日后的一个重要发展趋势。对于传统焊接施工而言，从本质上看可以将其视为两个电极间的加工与压榨流程，即为电流经过焊接元件而发生融化的过程。在此期间，需要进行停电冷却静置，焊接位置的压力提高，其后焊接部位就会形成一个十分稳定的结构。此流程又被称作电阻焊接，可以细分成点焊、激光焊接等多种类型，焊接操作主要是采取压制的措施来完成的。在运用焊接自动化技术之时，所有焊接操作均能够在不掺加任何材料的状况下实现，减少了对于材料的利用，同时还让焊接步骤变得更为简单。

2 当前汽车制造业中焊接技术的应用现状

2.1 电阻点焊

在对车身加以焊接处理时，应用较为普遍的一种焊接方法即为电阻点焊技术，而此焊接技术的应用效果和焊接时的静/动臂电机、电流间的总电阻、焊接时间具有紧密的联系。为此，在使用电阻点焊来进行车辆各部位的零配件之时，必须要对电阻点焊质量的有关因素加以合理把握，如此方可切实提高电阻点焊效率，使得汽车车身的焊接质量和效率都获得有效的提高。

2.2 激光焊接

在进行汽车的生产制造时，齿轮属于十分重要的一项构成元素，在汽车领域的发展初期阶段，激光焊接技术主要是用来进行齿轮的焊接，在进行此方面焊接作业时，必须要对齿轮重量、运行速率与制造流程均具有严格的标准，正因如此，也导致激光焊接技术基于自身所具备的热影响范围窄、焊接效果佳、灵活度强与适应性优秀等多项优势，被广泛运用至齿轮的生产制造和加工处理中。

2.3 弧焊技术

在汽车行业中存在多种应用广泛的焊接技术，弧焊技术即为其中之一，而且占有重要地位，在汽车生产制造的焊接作业中运用较为频繁。在使用弧焊技术之时，比较关键的一项工艺便是熔化极惰性气体保护焊，以此能实现对焊接点的充分把握。不过，弧焊技术在实际运用过程中暴露出来的问题较多，比如对于不论何种零件的焊接，都要求采取自动化方式。而在把自动化焊接技术应用于汽车制造领域时，对于焊口的精确度控制具有一定难度，较易出现焊接轨迹偏离规划方向的情况，导致焊接质量不高，必须要制定合理的策略提高焊接作业质量。

3 汽车产业中焊接自动化技术的应用策略

3.1 焊接技术中计算机的辅助

在传统焊接技术基础上，融合计算机系统来实现对作业流程的管理控制，以计算机技术作为辅助，来实现焊接技术的自动化应用，既能够提高公司的生产作业效率，也能促使产品质量水平大幅提高。通过运用计算机系统，来对自动化焊接装置加以设计和合理使用，做到对焊接作业中各项工艺参数的准确管控，凭借计算机技术所具备的严谨性高、准确性良好的特征来加以合理调控，降低甚至彻底避免人工操作中容易发生的失误、疏漏、操作间的冲突问题等，特别是在对金属类焊缝质量加以控制时。以熔透现象入手，研究出了熔池振荡法，凭借对弧光传感器的运用，来对熔池振捣幅度加以测验。该项技术运用于高合金钢与低碳钢的焊接作业时，会体现出十分突出的优势。此外，凭借计算机系统的高储量记录能力与准确、迅速的计算能力，能够做到对大部分焊接作业中的各项精密参数的及时调整，尤其是面对神经网络学范畴以及人工智能中模糊控制技术的持续发展，能够为熔透焊接技术的进一步发展提供扎实可靠的推动力。

3.2 主体与控制器的运用

在运用自动化焊接设备之时，焊接设备主体与控制器发挥出了关键性作用。自动化焊接装置的主体普遍是由六轴关节型构成，在实际操作使用时需要注意一些细节，而且其中用到的材料必须要具有良好的抗腐蚀性。在运用自动化焊接设备过程中，其动能主要源头为交流伺服机，为了充分确保系统工作动力充足，就需要进行路径测量系统的设计，有利于为后续自动化焊接作业提供足够的动能。另外，现场工作人员也需要对整个系统加以有效控制，防止出现故障问题。

3.3 远程操控技术

就目前而言，在汽车产业的焊接作业中，自动化技术已经是重点应用方向，不过现有的自动化设备依旧需要依赖于人工操作控制，未能做到全方位的自动化生产制造。在焊接作业时，工作人员可以对机器人加以远程操控，使得焊接工作自动启动，若是出现问题时，也能立刻停止运作，其后必须对焊接问题与原因加以详细分析，再制定出合理、科学的故障问题解决对策，来对设备运作参数加以适当调整，能以最短的时间恢复正常运作状态，保障汽车生产制造焊接工作的顺利进行，在此期间，远程控制技术的应用占有举足轻重的地位。例如，当前已经研发出了电路板无缝焊接远程操作控制系统，通过此系统的应用，能够有效提高电路板的焊接质量与效率。

3.4 自动化焊接机器人的运用

随着时代与科学技术的高速发展，计算机、互联网、AI 技术都在变得日益成熟，在传统焊接技术基础上融入自动焊接机器人的技术也获得了全方位的发展和进步。以焊接机器人取代传统人工作业的模式，能够在提升公司生产效率、减少生产失误率、减少生产成本、提高公司经济收益等多个层面，都带来积极影响。随着焊接机器人的推广运用，不仅使得焊接作业的质量更加具有保障，同时还减少了人工作业的成本投入，也可以从源头上规避人工作业中的人身安全的风险性因素，因此当前不论是国内外，在焊接作业方面，都在重点关注焊接机器人的研发与运用，投入了较大的人力、物力和精力加以研究，同时还创建了有关的焊接机器人工作站。当前，较常使用的机器人工作站主要包括了下述几种类型：（1）箱体型。通常是运用于箱柜焊接中，是一种针对产量、质量等多方面都有着严格要求的焊接作业而研发出来的专门的设备。此种工作站的主要构成为弧焊机器人、送丝机、复位机、控制系统等。目前在电气工程、机械与汽车制造等多个领域获得了一定的使用；（2）不锈钢气塞型。在进行不锈钢焊接时，由于其存在密封性要求高、易于变形的特点，一般采取柔性激光焊接法来加以处理；（3）轴类焊接型。一般运用在以转轴为基础结构的零件焊接方面，由于此方面焊接操作时存在着工作量大、产品质量不稳定、产能低等诸多问题，从而可以使用计算机技术与有关系统来对数据加以控制，使得以上问题得到合理解决；（4）焊接螺柱型。利用计算机技术，使用有关系统来对机器人加以操控，在焊接螺柱作业过程中，对于不同规格有着不同的焊接要求，利用机器人工作站可以实现对螺柱更为准确、高效率地完成焊接。

3.5 应用PLC 控制技术，提高焊接自动化效果

PLC 也就是单片机，其中有安装微型计算机，是实施焊接自动化的重要技术。在具体运用此项技术时，技术人员可综合汽车各方面焊接操作要求，来对PLC 系统实行针对性改进，提升焊接自动化的控制水平。例如，利用PLC 系统实行操控，把焊接工件自动移动至操作台中，再根据相应的焊接任务要求，自动将焊接夹具的安装、配置、替换予以完成，还能够凭借PLC 系统的帮助，智能化、准确化识别出车型的区别，然后以此作为基础依据，执行对应的焊接程序，以此做到切实开展自动化焊接。比如：在实践操作中，有关焊接技术人员可使用西门子PLC 系统，来实施激光焊接机器人的智能化操控。当实际进行电路板焊接工作之时，利用PLC 能够预先设置好相应的焊接操作程序，再对焊接机器人发出执行程序的指令，使之能够自动进行各类焊接工具的替换、参数的识别和执行，以此完成汽车电路板自动化焊接工作，同时还能实现对电路板焊接的自动化质量检测验收。比如，对于汽车车身的焊接，可基于PLC 系统的辅助作用，先根据焊接要求，来进行焊接自动化程序的设计，同时要对每个工位进行对应焊接夹具的安装。对于每一套夹具，也可装上三位五通电磁换向阀，同时把机器人通信接口与夹具识别系统加以连接，以此充分满足焊接作业的要求。预先完成焊接温度与位置传感器的调整处理，以此确保在开展焊接自动化操作期间，能够做到实时、全方位的监控。如果检测发现焊接点温度偏高或是机器人焊接操作方位不正确，系统就会发出警示，同时PLC 系统还会把激光焊接机器人工作状况详细记录下来，及时发觉焊接程序中具有的问题，其后对程序加以改进调节，以此更为有效地确保整个汽车焊接自动化作业的顺利进行。

3.6 优化机械操控技术，满足汽车不同焊接要求

焊接自动化作业要求用到各种机械装置，要求凭借机械自动化技术来实行操控，比如，对于固定、转化机械设备的使用，能够便于焊接机器人开展各项工作。譬如汽车车架方面的焊接结构零配件通常为2-4ram，对于焊接的准确性与技术专业性具有较高要求，技术人员可对机器人采取二氧化碳气体保护焊的方式，实现对夹具定位面、夹紧块与焊接制件间空隙的有效把控，使用夹具将焊接位置夹紧，以免车架在焊接操作时发生严重的变形。焊接自动化需要遵从对称焊接的原则，由车架中央朝着前尾一侧进行焊接，接着往左右两侧实行焊接，尽可能的将焊缝设置在车架结构截面中性轴或者是接近中性轴的部位，以此最大程度上降低焊缝引发的挠曲问题。焊接结束后，还需要对车架加以矫正，技术人员可预先选定好机械矫正的方式，将车架中部作为中心位置，然后把车架完全安放于矫正夹具上，分别对车架前后侧的四个点位施加作用力，降低车架总成压缩变形区域的金属变形问题，实现对车架外形的矫正调整。

3.7 传感技术的结合应用

传感技术也是焊接自动化技术中的一项关键性技术，在运用该项技术时，需要使用多种类型的传感器。在汽车生产制造以及工作人员监管焊接技术过程中，要求把传感技术运用其中，主要需注意下述几点：

（1）在运用传感技术之前，工作人员需要清晰了解此项技术所能带来的实际作用以及应用的具体目标，比如高效检测焊接过程，即能够把此项技术运用至汽车制造、生产焊接的各道流程中，有效提高焊接作业的总体质量。而经过人们对汽车生产制造的长期研究观察发现，所处的生产环境大多较为恶劣，存在许多外界因素都会对焊接效果带来影响。若是运用传统检测技术，容易受到外部环境的干扰，使得检测结果准确性较低，与实际情况不符。但是在结合运用传感技术之后，就可以使得此问题得到有效解决，此项技术下的外部装置在应用期间不易受到外部环境的影响，从而让检测结果更加贴近实际，具有更强的参考价值。

（2）在运用传感技术期间，有关工作人员需要凭借此项技术的检测功能来对汽车制造时的操作流程规范性、产品质量加以充分了解，及时观察分析各项生产参数的变动情况，基于对各项信息数据的详细记录与分析，从而做到对汽车生产流程的有效把控。比如，在进行某一型号的汽车零件的焊接作业过程中，为了对焊接工艺各个流程的实施效果加以检测，工作人员运用了传感技术，当对各个分项加以检测时，发现了一些问题，当将此焊接工作加以停止之后，迅速核查出引起质量问题的关键原因，同时凭借针对性措施让该问题得到处理，充分加强了机械自动化技术的应用效果，也推动汽车产业的生产产品质量与效率更加具有保障性。

（3）在运用传感技术过程中，工作人员应当合理选取合适的传感装置，并对传感装置的内部功能进行定期检查，当保证每项功能达标之后，方可将其运用到实际的焊接检测工作中。

4 结语

在目前，汽车产业面临着新的发展机遇，同时也对其产品质量与盈利水平有了更高要求，通过合理运用焊接自动化技术，能够使得焊接作业质量更有保障，同时还能加快焊接操作速率，并降低对人工操作的依赖性，以此有效降低成本开支，推动整个汽车制造流程得到优化，实现低成本、高效率制造，为汽车公司带来更高的经济效益。