汽车制造中的焊接工艺与机器人应用

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：电阻点焊在汽车制造中应用最广，通常一辆货车有3500～4500个焊点，轿车和箱式汽车有8000～12000个焊点。在车身装焊和汽车零部件生产中，广泛采用工业机器人，用于电阻点焊、激光焊、螺柱焊、涂胶等。据统计，2015年我国拥有各类工业机器人13万台，占全世界正在服役工业机器人总量的8%，估计我国目前焊接机器人的安装数约6万台，汽车制造是焊接机器人的最大用户。

现在我国汽车年产量已超过2000万辆，成为世界第一汽车生产大国，汽车保有量已经过亿。汽车的车桥、车架、车身、车厢、发动机及变速器6大部件都离不开焊接。电阻点焊在汽车制造中应用最广，通常一辆货车有3500～4500个焊点，轿车和箱式汽车有8000～12000个焊点。我国在车身制造中，电阻点焊约占75%，在车桥、车架和车厢制造中，气体保护焊约占90%。随着高强度钢、铝合金及镁合金等轻质材料，甚至碳纤维复合材料在汽车车身的应用，激光焊、搅拌摩擦焊、胶接及点焊胶接也得到了广泛应用，图1-12是典型的汽车车身焊接结构。

图1-12 汽车车身焊接结构

激光广泛用于车顶焊接，Volvo最早采用此项技术，目前已得到广泛应用，如大众汽车的Audi A6、Passat等车型，Fiat的Ferrari车上有120m长的激光焊缝。在车身制造中，采用激光焊技术，可提高产品设计的灵活性，提高车身刚度，增加产品的竞争力。不同材质、不同板厚车身冲压件的激光拼焊发展很快，激光拼焊板能降低车身重量和制造成本，减少零件数量，提高安全可靠性。我国2010年生产了2500万件激光拼焊板，2020年我国将需要生产6000万件拼焊板，拼焊生产线将达到60条。许多国产新车型车身高强度钢板应用比例已超过50%，本田混合动力车采用铝合金结构，车身重量减少50%。脉冲GMAW适于薄板高速焊接，已用于车身框架全位置焊接，如AudiA8全铝合金车身框架结构的管状型材和节点焊接，均大量采用了脉冲GMAW工艺。全铝结构的AudiA2激光焊缝长30m，GMAW焊缝20m，冲压焊点1700个。齿轮及传动部件焊接正采用激光焊代替电子束焊，热影响区变窄，减少了变形、提高了生产率。粘接技术在汽车制造中的应用十分广泛，以奔驰CL Coupe铝钢混合结构车身为例，各种机械连接及胶接连接缝的总长度已达到71m，结构静刚度增加了15%。

汽车生产的多品种、高节拍、柔性生产等特点，对尺寸一致性和质量控制要求越来越严格。随着新车型推出速度的不断加快，在新车型数字化设计的同时，就开始采用信息化技术进行装焊工艺及装焊工装夹具的模拟设计。在车身装焊和汽车零部件生产中，广泛采用工业机器人，用于电阻点焊、激光焊、螺柱焊、涂胶等。近年来随着机器人价格的降低，应用更加广泛。据统计，2015年我国拥有各类工业机器人13万台，占全世界正在服役工业机器人总量的8%，估计我国目前焊接机器人的安装数约6万台，汽车制造是焊接机器人的最大用户。

另外，我国的飞机制造业也正在形成涡扇支线客机、大型运输机、舰载机及直升机等系列生产能力，大飞机已列入我国未来15年的重大专项。长征系列运载火箭，具备发射各种轨道飞行器和探月的能力。自2003年我国第一位航天员成功上天，到2013年神十与天宫目标飞行器再次成功在轨对接，为2020年建成我国的空间站奠定了坚实的基础。我国还是世界上仅有几个能制造时速350km高速列车并掌握动车组技术的国家，又是家电生产大国，2015年我国家电制造业实现工业销售1.4万亿元，家电出口560亿元。所有这些重大工程和装备制造均离不开焊接技术，同时装备制造业的发展也会带动焊接技术的进步。

汽车制造中的焊接工艺与机器人应用

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