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汽车车身制造中的自动焊接技术

作者:admin来源:本网 日期:2017-11-20 11:33:21 人气: 标签:

  生产应用汽车车身制造中的自动焊接技术烟台大学机电汽车工程学院(264005)熊晓萍金权东自动焊接投资少、见效快的一种先进技术,适应了国内车身焊接生产的发展。介绍了自动焊钳的结构分类,归纳总结出根据焊点布置的不同,自动焊钳运动形式的设计特点和方法,合理地将自动焊钳应用到车身焊接生产线中,提高了车身焊接的质量和自动化程度。

  前言车身是汽车的基本骨架,是汽车上所有零部件的安装基础,车身制造质量的好坏对汽车的装配质量及整车性能起决定性作用,而车身冲压零件及其焊接装配的质量是影响车身质量的重要因素1.目前国内的车身设计和制造技术尚属汽车工业的薄弱环节,在很大程度上仍依赖国外引进,所以努力开发研究适合国内汽车生产的车身技术是提高我国自主开发汽车能力的关键。

  车身是由百余种、甚至数百种薄板冲压件经焊接、铆接、机械连接等方法联接而成的复杂壳体结构件,其中焊接是最主要的联接方式2.据统计,一台轿车白车身包括400多个零部件,4000多个焊点,装配焊接是车身制造中的重要环节之一,在焊装生产线上实现从冲压零件到焊接组件到白车身总体的定位焊接,所以焊接设备、工装定位夹具和传送机构是焊装生产线上的三大组成单元。以往国内车身焊接主要以劳动强度较大、生产效率低的悬挂式手工点焊钳为主,随着对汽车产量和质量的要求不断提高,机械化、自动化、高质量焊接是白车身焊接技术的发展方向。自动焊钳就是一种应用于现代轿车车身焊装线上的新型点焊设备,它是由机械装置驱动实现各个位置的焊接,与固定式点焊机和悬挂式点焊机相比,它使用方便,机械化和自动化程度高,焊接质量稳定;与点焊机器人相比,它具有成本低、投资少、结构尺寸小、焊接接近性好的特点。因此,自动焊钳是适应我国车身焊接发展的技术它将会在现代大批量汽车车身的焊装生产线上得到越来越广泛的应用。

  1自动焊钳的结构特点1.1结构组成自动焊钳主要由钳身、电极、加压气(油)缸、冷却管和安装板组成。电极直接用于导电与加压形成焊点,并起散热作用,根据焊接部位及附近工件的形状不同,电极可以设计成直形、弯形及帽形等,在焊接过程中,电极帽和电极杆由于与零件直接接触频繁且主要承受焊接压力的作用,容易磨损和弯曲,需要经常更换,考虑节省材料,将电极部分设计成分离式,即电极夹头和电极帽分别设计制造,之间采用锥体连接,这样易损件可制作成互换性好的通用件,大大降低了焊钳的使用成本。

  自动焊钳的加压动力源有气压和油压两种,由于气压系统结构简单、安全可靠、反应速度快及系统成本低等优点,所以气动加压方式被普遍采用,由其上的气缸保证焊接时所需的焊接压力,它的大小以焊点部位的冲压件不产生压痕为极限,同时要焊接牢固,一般薄板件的焊接压力为3000~5000N为使气缸外形尺寸小、紧凑,采用双活塞增压气缸。

  在电极臂内应设计有冷却水管,是焊钳工作时内部冷却水循环通路,使电极具有良好的冷却条件。

  安装板是自动焊钳与运动机构的桥梁,整个系统就是通过它的连接来实现各点的焊接,安装板与钳身之间的位置关系可以根据设计要求确定,但实际应用中一定要考虑自动焊钳与机械装置之间的绝缘,它是通过绝缘套及绝缘垫片来保证,如所示。

  1.2自动焊钳分类自动焊钳按用途和外形可以分为"X用中尽量优先选用;"C'型自动焊钳电极作直线运动,适用于焊点部位空间狭小的位置。

  不同型号的自动焊钳上都设计了一套电极位置自动微调机构,保证焊钳在一定的范围内根据工件的位置形状自动确定焊接平面,获得满意的焊接效果,并避免由于工件的误差而引起的焊接变形,具有自动补偿功能。

  2车身焊接中的自动焊接技术自动焊钳通过安装板连接在运动机构上,利用机械装置驱动实现‘原位-到位-焊接-移位-再焊接-回位’的动作循环,完成各个位置的焊接,它可视为三自由度的简易机器人,不仅能对工件进行准确定位而且点焊效率高,可降低工人的劳动强度。

  21运动形式自动焊钳在车身焊接中可以焊接单点,也可以用来焊接两个甚至多个焊点,按其相对于装焊台基座的运动方式可分为固定式、旋转式和移动式三种形式。

  设计时,自动焊钳电极的闭合位置是由工件数模的理论位置确定,同时电极加压力方向必须与焊接处工件型面垂直。与焊接夹具一样,要求自动焊钳在非工作(电极张开)状态下,工件能很方便地取出和落下。

  有时自动焊钳不需要作任何运动就能满足此要求,如a所示,通过固定支架将自动焊钳连接在装焊台的基座上即可。但实际应用中常常为了避开与工件的干涉,需要将自动焊钳旋转或移动,如b所示自动焊钳在驱动气缸的带动下绕固定点旋转,这种结构简单可靠,在单点自动焊中被广泛采纳;移动方式常常用于需要连续焊接两点甚至多点的情况。为一套能连续焊接3个焊点(点距为30mm)的移动式自动焊钳,其往复移动的动力是通过一个自带锁紧的气缸提供的,它能将自动焊钳锁定在任何预定的位置上,如图有四个运动状态,气缸行程为30mm+30mm+80mm=140mm;同时高精度滚动直线导轨保证其直线运动的精度;信号检测单元用于检测焊钳每个位置的到位信号。

  22自动焊接系统自动焊接系统是由自动焊钳、焊接变压器、时间调节器和二次回路组成,焊接变压器自带整流器提供焊接用电源,一台焊接变压器同时只能给一把焊钳供电;时间调节器通过改变焊接电流的频率来调节焊接时间;二次回路将焊接变压器与自动焊钳连接形成焊接电流回路,它分为铜电极和二次电缆两段,铜电极与焊接变压器连接,其正负极之间绝缘;二次电缆则由铜带多层叠加而成,可随自动焊钳自由移动。

  23控制系统自动焊钳控制系统包括电控和气控两大部分。电控主要是由PLC程序控制器和焊接控制箱组成,整个焊接过程由PLC接收检测信号,与焊接控制箱进行通信,通过一定的程序控制气动系统的电磁阀动作。而自动焊钳的加压气缸以及运动机构驱动气缸的动作都是由电磁阀控制气缸内压缩空气的流向来实现的。同时焊钳的每个动作状态由行程开关检测并发出信号给主控制系统的PLGPLC控制电磁阀换位,协调焊钳的工作,实现整个焊接循环的自动化。

  为一自动焊钳机构的气控图,驱动气缸提供自动焊钳运动的驱动力,采用出口节流调速,可使起动速度大、运行平稳、缓冲能力强;加压气缸为自动焊钳提供电极加压力,由于焊接压力与焊点处的工件厚度有关,所以需要一个减压阀来调整进气压力。PLC通过控制电磁阀的得失电来控制所有自动焊钳和夹具的动作顺序。

  3结论随着中国汽车工业的发展,自动化程度较高的汽车车身焊装线会越来越多。由于机器人焊接系统的价格昂贵,约为手工焊接设备的20~25倍,即使在国外大部分企业也仅仅将大量机器人焊接用于焊装主线中141.自动焊钳以其成本低又易实现自动化的优势会逐渐代替固定式点焊机和悬挂式点焊机而广泛地应用在汽车车身焊装线上。

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