机器人在汽车焊接生产线柔性化中的应用

机器人在汽车焊接生产线柔性化中的应用

梁科伟

广州市瑞松智能科技股份有限公司510760

摘要：论述了汽车车身焊接生产线具有柔性化的必要性，简述了国内外焊接机器人在汽车工业中的应用情况。通过在汽车车身生产厂的设计实践，提出采用机器人解决汽车换型、提高焊接生产线柔性的措施方案，归纳总结出根据机器人的不同功能、结构形式特点，选用焊接机器人的方法，合理地将机器人应用到车身焊接生产线中，提高生产线的柔性化程度和自动化程度。通过实例加以验证说明机器人在汽车焊接生产线中的选用方法，对工厂设计应用选型具有实际指导意义及应用参考价值。

关键词：汽车车身；焊接生产线；柔性化；机器人；应用

引言：

随着汽车市场竞争的日益激烈，如何有效的提高汽车的生产质量以及有效的满足消费者对汽车外观性能的需求，是当前汽车制造行业所要解决的主要问题。因此，我们就应不断的改造汽车的焊接生产线，进而有效的降低汽车改造换型的投资成本，以此来不断的提高汽车的制造效率。而在汽车的焊接生产线中有效的引入机器人技术，可有效的降低汽车的制造成本，进而不断的达到降低改造量的目的。

本文就针对机器人在汽车焊接生产线柔性化中的应用展开具体的分析与讨论。

1、汽车焊接生产线柔性化的必要性

汽车车身是经过冲压、焊接、涂装、总装4个主要工艺过程生产出来的。在汽车换型改造时，涂装和总装生产线一般都具有良好的通用性，改造量较小。增加新车型冲压模具和焊接工装夹具虽必不可少，但汽车换型最主要的是改造焊接生产线。汽车换型需要生产厂商投入巨额资金，而降低汽车换型的投资成本的主要措施之一，是提高汽车焊接生产线柔性化程度，使其改造量降至最小。汽车焊接生产线柔性化就是在一条焊接生产线上能进行多种车型车身的焊接。

焊接生产由于与产品结构变化关系更密切，因此汽车产品换型对焊接生产线的要求更多，焊接生产线需要更多的改变才能对新产品多样化具有更大的灵活适应能力。即汽车焊接生产线需要有高度的柔性，才能满足车型产品更新换代的需要。焊接生产线的任务是将冲压零件分级装焊成焊接合件，不同的车型产品需有不同的焊接生产线。即使是同类产品的不同型号的同类级别焊接总成，无论是在焊接生产线上的工装夹具，还是焊接设备，以至生产线工位数量及平面布署都有所差别。因此，为适应不同车型产品结构差异，需要焊接生产线必须具有高度的灵活性和柔性。

由此可见，任何改变产品结构或外形的产品换型，都意味着其原有焊接生产线的改变。如果原有焊接生产线具有一定程度的柔性，通过局部改造，新产品完全可以在原焊接生产线上进行生产。如果现有焊接生产线不具有柔性，不能混线生产新车型，那么，需要另外新建生产线，导致原有整条焊接生产线全部淘汰或闲置，造成资金的极大浪费，因此，焊接生产线具有柔性非常重要，决定着产品变型和多样化的难易程度、可能性和投资规模。

柔性生产线系统一次重新调整所造成的劳动生产率总损失比专机自动线要小，因为个别的柔性生产单元重新调整后，可立刻投入生产，不需待整个柔性生产系统重新调整结束后再投产。因此，为了少投资，少量改造生产线，又能满足多种新产品的生产需要，迅速转产，汽车焊接生产线具有一定程度的柔性是十分必要的。

2、焊接中机器人的功能和特性

随着科技技术的不断的进步与发展，机器人在汽车的焊接生产线过程中的应用也越来越广泛，进而焊接中机器人的功能也逐渐变得多样化。下面，就针对焊接中机器人的功能和特性展开具体的分析与讨论。

2.1动作极其快速

动作极其快速是机器人在汽车焊接生产线应用过程中表现的主要特性。机器人在汽车焊接生产线中的应用可有效的在单位时间内完成更多的生产任务，进而就在一定程度上有效的提高了汽车的生产效率，从而也就有效的促进了我国汽车制造行业的发展。此外，随着人们生活水平的不断的提高，人们对汽车的外观性能也提出了更高的要求。而不断的将机器人应用在汽车的焊接生产线过程中，就能有效的满足消费者对汽车外观性能的需求，进而就能有效的提高汽车企业的经济效益。

2.2作用范围较广

机器生产的最大特点就是能够有效代替人工，进而不仅可以有效的节约人力资源，而且还能有效的保证汽车的生产质量，从而不断的提高汽车的生产效率。因此，机器人在汽车制造行业中的应用范围就更广，进而就能近距离的接近汽车的焊接部件，以此来有效的提高汽车焊接工作的效率。

2.3机器人相对体积小，节省工作空间

较人工生产而言，机器相对体积较小，且生产效率较高。而一般机器人的高度大多都不活超过人的高度，这样也就在一定程度上增强了机器人工作的灵活性，从而也就有效的提高了汽车的生产效率。

2.4操作性强，控制性能方面优秀

机器生产具有较强的灵活性，这也在一定程度上保证了机器生产的操作准确性。此外，机器生产大多都采用的是编程化的生产模式，进而就能有效的降低汽车生产的出错率，从而就能提高汽车的生产精度。

3、机器人在实现焊接生产柔性化中发挥的关键性作用

随着汽车制造行业的不断快速稳定发展，机器人在实现焊接生产柔性化中发挥的作用也越来越关键，进而就有效的促进了汽车的高效率以及高质量生产，从而也就保证了汽车的制造效率。下面，就针对机器人在实现焊接生产柔性化中发挥的关键性作用展开具体的分析与讨论。在汽车的焊接生产线流程中，每一条固定的生产线都是由各个小的部分组成的。因此，整个生产过程的柔化性就需要各个部分的柔性化来保证，进而就能有效的促进整个汽车生产过程的柔性化。而就针对当前的汽车焊接设备来看，其主要有：手工焊接设备、自动焊接专机以及焊接机器人等。而机器人焊接具有较强的灵活性，且操作性较强。因此，焊接机器人的柔化性是最高的，这样也就在一定程度上增强了机器人设备的使用性。此外，不断的将机器人设备运用在汽车的焊接生产线中，对于有效的提高汽车的生产效率以及有效的降低资本的投入都具有至关重要的作用。因此，机器人在汽车的焊接生产柔性化中发挥着越来越重要的作用。

4、机器人在汽车车身装焊生产线中的应用

在焊接车间，机器人能独立完成工件的移动搬运、输送、组装夹紧定位，可完成工件的点焊、弧焊、涂胶等工作。有的工位上把工件、夹具、工具以机器人为中心布置，以便机器人能完成多个工序，实现多品种、不同批量的生产自动化。

采用机器人使焊接生产线更具柔性化、自动化，使多种车身成品可在同一条车身装焊生产线上制造，实现多车型混线生产，因此，焊接生产线必须很容易地因产品结构、外形的改变而改变，具有较高的柔性程度。由于柔性车身焊接生产线可以适应汽车多品种生产及换型的需要，是汽车车身制造自动化的必然趋势，特别是进入上世纪90年代以后，各大汽车生产厂家基本都考虑使新建的车身焊接生产线柔性化。

焊接机器人在汽车装焊生产线上采用的数量及机器人类型（自由度数、工作方式等），反映焊接生产线柔性程度和水平。确定选择合适机器人的类型，是机器人在汽车车身装焊生产线上合理应用的关键。根据不同类型的机器人的特点，确定机器人在焊接生产线上的位置，完成汽车车身不同部位的焊接任务。

4.1车身装焊自动生产线的设计

为了实现焊装生产线自动化，首先，重点是进行总体设计和设备的总体布置，简化零件生产流程，使装焊线具有高度的灵活性，适应各种不同车身混合生产以及其它要求的特殊生产条件。

机器人是成功建立一整条自动化装焊生产线最关键的因素，也是使焊接生产线柔性化的主要手段之一，车身装焊生产线所采用的机器人以点焊机器人为主。

4.2焊接机器人的选用原则

在设计汽车及零部件装焊自动线时，使用的机器人类型虽然有所不同，但对机器人的选用基本应考虑以下原则：①选择与自动生产线结构相匹配、最合适的机器人；②根据能保证接头焊点焊接质量和产生效率高的焊接工艺，选择不同的机器人末端轴承载力；③选择操作范围和技术性能参数能满足工件施焊位置的机器人；④在满足生产规模、生产节拍、保证焊接质量前提下，工艺设计方案既要先进可行、又要经济合理。在关键部件、部位、关键工序位，按需选配机器人数量。⑤经比较后选用各种运动更自由、灵活，性能价格比更高的机器人。

总之，随着汽车工业日益发展，对装焊专业化和自动化程度以及新装焊工艺和技术不断提出要求，必须进一步研究探索，在保证高质量、高效率和高可靠性的前提下，实现装焊自动线用最少的投资生产出尽可能多的优质产品。

5、总结

随着汽车制造行业的不断快速发展，不断的研究与分析机器人在汽车焊接生产线柔化性中的应用，对于有效的满足人们对汽车机型高速变换的需求以及有效的提高汽车的制造质量与生产效率都具有至关重要的作用。因此，我们应首先认识与了解汽车焊接生产线中柔化性的必要性，进而了解到焊接中机器人的功能和特性和机器人在实现焊接生产柔性化中发挥的关键性作用，以此来不断的将机器人设备运用在汽车的焊接生产线的柔化性中，以此来不断的提高汽车的生产质量以及生产效率，从而有效的促进我国汽车制造行业的发展。

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