車身焊裝制造技術(shù)經(jīng)歷了20世紀(jì)50、60年代的手工焊裝階段；70年代的剛性焊裝生產(chǎn)階段；80，90年代開始在一條生產(chǎn)線上完成若干車型的柔性化焊裝生產(chǎn)；進(jìn)入21世紀(jì)后，更先進(jìn)的焊裝制造技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)車型識(shí)別、焊接、輸送等全自動(dòng)無(wú)人操作，實(shí)現(xiàn)了完全意義上的柔性化生產(chǎn)。隨著汽車制造業(yè)的不斷發(fā)展，作為其重要工藝手段之一的焊接技術(shù)的發(fā)展方向顯得非常重要，焊接技術(shù)已經(jīng)從傳統(tǒng)的熱加工工藝發(fā)展到了集材料、冶金、結(jié)構(gòu)、力學(xué)、電子等多門類科學(xué)為一體的工程工藝學(xué)科，而且隨著相關(guān)學(xué)科技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，不斷有新的知識(shí)融合在焊接之中。
1 焊裝生產(chǎn)線
目前，國(guó)內(nèi)焊裝業(yè)的實(shí)際情況是，重慶長(zhǎng)安廠滑撬焊裝線由意大利Caumo公司設(shè)計(jì)制造；上海大眾三廠滑橇輸送焊裝線由杜耳、庫(kù)卡、德國(guó)大眾設(shè)計(jì)制造；一汽-大眾汽車有限公司A4機(jī)動(dòng)輥道滑撬運(yùn)輸線由意大利caumo公司設(shè)計(jì)制造；另外，哈飛、沈陽(yáng)金杯的焊裝線也都各具特色。更先進(jìn)的焊裝線取消了傳統(tǒng)意義上“線”的概念，如奔馳載貨車采用無(wú)人駕駛裝焊臺(tái)車，按計(jì)算機(jī)程序進(jìn)入預(yù)定的焊接區(qū)完成制件的輸送、焊接。
為滿足用戶對(duì)汽車產(chǎn)品的多樣化需求，世界各汽車生產(chǎn)廠紛紛把原來(lái)的單一品種的大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)為多品種生產(chǎn)，柔性焊接系統(tǒng)(FWS)正是順應(yīng)這種需要產(chǎn)生的，能以最短的周期、最經(jīng)濟(jì)的投入、最大的發(fā)展空間獲得系列產(chǎn)品的產(chǎn)出，更能為以后的發(fā)展改造預(yù)留空間。
柔性化焊裝系統(tǒng)將廣泛采用點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、涂膠機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人，按計(jì)算機(jī)程序完成參數(shù)控制、車型變換、制件輸送，其中自動(dòng)焊機(jī)等大量采用進(jìn)口設(shè)備，關(guān)鍵焊接夾具采用進(jìn)口設(shè)備。
車身柔性制造的幾種方式如下。
a.以焊接夾具的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品變換。這種柔性制造技術(shù)的實(shí)施，取決于產(chǎn)品本身的柔性化特征，特別適合僅在一個(gè)方向變化的車型，因?yàn)檐嚿斫Y(jié)構(gòu)的類似，許多位置的產(chǎn)品截面數(shù)據(jù)相同或相近，便于定位火緊部件和焊鉗的設(shè)計(jì)。在這種柔性制造技術(shù)中，焊接夾具是沒(méi)汁的核心，要選擇沖壓件尺寸穩(wěn)定、形狀規(guī)則、回彈小的地方，并盡可能采用孔定位，確?？偝傻男螤詈统叽缇确袭a(chǎn)品技術(shù)條件。
b.以足夠多的裝配線工位實(shí)現(xiàn)多品種生產(chǎn)。東風(fēng)汽車有限公司車身廠引進(jìn)的KUKA柔性焊裝線，用3個(gè)專用工位、12個(gè)通用工位、3個(gè)備用工位，共計(jì)18個(gè)工位的總裝線，完成寬窄2個(gè)系列、3種車型6輛的任意比例混流生產(chǎn)。這種柔性制造技術(shù)適應(yīng)產(chǎn)品變化的能力更強(qiáng)，分別獨(dú)立的定位夾具使定位更加專一穩(wěn)定，對(duì)焊裝線的要求更加嚴(yán)格，循環(huán)時(shí)間對(duì)裝焊線的生產(chǎn)節(jié)拍有很大的影響。東風(fēng)平頭車12工位的往復(fù)式焊裝線，完成1個(gè)循環(huán)的時(shí)間僅用19s。
c.借用原來(lái)生產(chǎn)線上的定位裝置并增加專用定位實(shí)現(xiàn)混流生產(chǎn)。這種方案最適合舊線改造，保證原工藝流程不變，通過(guò)借用原生產(chǎn)線上的定位夾緊裝置和焊接設(shè)備、增加專用定位部件，減少工位改造項(xiàng)目和設(shè)備投資費(fèi)用。北京汽車摩托車聯(lián)合制造公司在單排座載貨車基礎(chǔ)上開發(fā)的雙排座客貨兩用載貨車就是用這種方法實(shí)現(xiàn)的，改造周期和費(fèi)用大大降低。
d.通過(guò)焊接設(shè)備的自動(dòng)變化完成柔性制造技術(shù)。奔馳駕駛室柔性制造技術(shù)采用的是將固定式焊接夾具置于磁力活動(dòng)小車上，通過(guò)地面上的磁力軌道將每種車型專用的焊接夾具送到焊接操作間，自動(dòng)焊接裝置按預(yù)先設(shè)置的程序識(shí)別車型并完成焊接，實(shí)現(xiàn)不同長(zhǎng)度、寬度、高度車型的全面柔性化生產(chǎn)。目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)先例。
與柔性焊接系統(tǒng)相配套，采用大型機(jī)械化運(yùn)輸裝置完成總成上料、運(yùn)輸及總成下線等。
2 焊接新技術(shù)的應(yīng)用
手工焊接受人為因素直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。目前，先進(jìn)的焊裝制造技術(shù)已廣泛采用各類機(jī)器人進(jìn)行焊接、涂膠和搬運(yùn)，焊接自動(dòng)化已成為焊裝工藝發(fā)展的主流趨勢(shì)。重慶長(zhǎng)安廠焊裝線的主焊線為無(wú)人操作的全自動(dòng)生產(chǎn)線；上海大眾三廠焊裝車間擁有各類機(jī)器人61臺(tái)；一汽大眾捷達(dá)線各類機(jī)器人67臺(tái)；一汽大眾A4主焊線上有懸掛點(diǎn)焊機(jī)13臺(tái)、KUKA焊接機(jī)器人10臺(tái)，人工與自動(dòng)焊接的比例達(dá)到1.3：1，同時(shí)還有螺柱焊機(jī)器人、涂膠機(jī)器人等。未來(lái)我國(guó)焊接產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)可以概括為高效、自動(dòng)化、智能、節(jié)能、環(huán)保，這也將在車身制造業(yè)中得到充分體現(xiàn)。
2.1 數(shù)字焊機(jī)的應(yīng)用
人類已進(jìn)人數(shù)字時(shí)代，數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字電視等大批民用及下業(yè)用品均已數(shù)字化，數(shù)字化技術(shù)日益成熟。代表焊接設(shè)備及其控制技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向的數(shù)字焊機(jī)已經(jīng)面世，主要的控制電路由傳統(tǒng)的模擬技術(shù)直接被數(shù)字技術(shù)所代替，在控制電路中的控制信號(hào)也隨之由模擬信號(hào)過(guò)渡到0/1編碼的數(shù)字信號(hào)，具有很好的系統(tǒng)靈活性、更強(qiáng)的穩(wěn)定性、更高的控制精度，同時(shí)數(shù)字化焊機(jī)方便的通訊參數(shù)接口功能為現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)提供了良好的硬件基礎(chǔ)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，數(shù)字化技術(shù)將促使焊接設(shè)備向智能化、高可靠性、低成本方向快速發(fā)展。
2.2 焊接技術(shù)智能化
計(jì)算機(jī)的普及及企業(yè)信息化進(jìn)程的加速，將焊接工藝推進(jìn)到自動(dòng)化、機(jī)器人化和智能化的新階段。表現(xiàn)在焊接工藝與過(guò)程的智能化。
a.焊接柔性化與智能化的單元集成，焊接智能制造的系統(tǒng)技術(shù)以智能焊接機(jī)器人為單元構(gòu)成多機(jī)協(xié)調(diào)的焊接柔性智能制造生產(chǎn)線、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、敏捷制造工廠。
b.焊接領(lǐng)域ES(專家系統(tǒng))主要涉及工藝設(shè)計(jì)或工藝選擇(包括單因素的焊接材料選擇或焊接方法選擇)、焊接缺陷或設(shè)備故障診斷、焊接成本估算、實(shí)時(shí)監(jiān)控、焊接CAD(疲勞設(shè)計(jì)、符號(hào)繪制)等，幾乎包括了焊接生產(chǎn)的所有主要階段及主要方面。
c.質(zhì)量檢測(cè)與分析的智能系統(tǒng)包括人工智能的點(diǎn)焊質(zhì)量多參量綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的智能化超聲缺陷模式識(shí)別與診斷系統(tǒng)。
d.機(jī)器人焊接智能化技術(shù)與系統(tǒng)包括視覺(jué)焊縫跟蹤傳感系統(tǒng)機(jī)器人、焊接智能化復(fù)雜系統(tǒng)控制與優(yōu)化技術(shù)、焊接柔性加工單元/系統(tǒng)(WFMC/S)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2.3 環(huán)保焊材及焊接技術(shù)的使用
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，環(huán)保成為媒體上熱門的詞匯之一，重視環(huán)保已經(jīng)為人們普遍接受。焊接一直是高污染的行業(yè)之一，改善焊工的工作條件，減少煙塵已經(jīng)成為焊接工作者所面臨的重要問(wèn)題。目前，“純凈化、微合金化和控軋控冷”等技術(shù)正在鋼鐵企業(yè)逐步推廣，鋼材的品質(zhì)得到大幅度提升，日本已經(jīng)研制出了低煙塵的藥芯焊絲和低飛濺的實(shí)芯焊絲，實(shí)芯焊絲的制造工藝也從鍍銅焊絲向無(wú)鍍銅焊絲轉(zhuǎn)變，以降低制造過(guò)程的環(huán)境污染，并減少含銅粒子煙塵對(duì)焊工健康的影響。
在車身中存在3層板焊接，由于點(diǎn)焊強(qiáng)度太差，工藝上只好增加CO2補(bǔ)焊，浪費(fèi)了人力資源、物力資源。在國(guó)際上，激光焊接在汽車工業(yè)中已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)工藝。激光焊接的速度快、變形小，不存在焊瘤和飛濺的問(wèn)題，省去了二次加工。采用激光焊接，可以減少搭接寬度和一些加強(qiáng)部件，幾乎可以把所有不同厚度、牌號(hào)、種類、等級(jí)的材料焊接在一起，不僅降低成本，而且大大提高生產(chǎn)效率。隨著科學(xué)的發(fā)展，低成本激光發(fā)生器的出現(xiàn)，必然會(huì)使激光焊等高效、高質(zhì)量的潔凈焊接技術(shù)日益普及，并與電子束焊、等離子焊等高能束焊接一起進(jìn)入普通的加工制造企業(yè)中。
2.4 節(jié)能焊接技術(shù)的使用
我國(guó)每萬(wàn)元生產(chǎn)總值能耗比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家高出2~3倍，主要產(chǎn)品單位能耗比發(fā)達(dá)國(guó)家高30%~90%，焊接是能耗大戶，所以要大量采用節(jié)能、優(yōu)質(zhì)高效焊接設(shè)備和技術(shù)，如自動(dòng)(半自動(dòng))逆變CO2氣體保護(hù)焊機(jī)和埋弧自動(dòng)焊等。逆變式焊機(jī)總的發(fā)展趨勢(shì)是向著大容量、輕量化、高效率、模塊化、智能化發(fā)展，并以提高可靠性及拓寬用途為核心，愈來(lái)愈廣泛應(yīng)用于各種弧焊、電阻焊、切割等工藝中。高效和高功率密度(小型化)是國(guó)際上弧焊逆變器追求的主要目標(biāo)之一。高頻化和降低主要器件的功耗是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的主要技術(shù)途徑。
2.5 計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用
a.虛擬技術(shù)。我國(guó)在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌的過(guò)程中，很多汽車制造廠都發(fā)現(xiàn)道路越走越狹窄，主要表現(xiàn)在大部分裝備依賴進(jìn)口，需要大量資金；產(chǎn)品反復(fù)開發(fā)，設(shè)計(jì)與制造過(guò)程不統(tǒng)一，對(duì)市場(chǎng)不能做出快速反應(yīng)。因此，“虛擬制造技術(shù)”是在競(jìng)爭(zhēng)中制勝的關(guān)鍵技術(shù)。我們應(yīng)當(dāng)進(jìn)行更加細(xì)致的研究，爭(zhēng)取在工藝設(shè)計(jì)中使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，避免設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試中的重復(fù)投資和無(wú)效勞動(dòng)。上海大眾公司開發(fā)的該類系統(tǒng)可以在虛擬環(huán)境下實(shí)現(xiàn)方案論證、模擬分析、模擬生產(chǎn)等情景，做到防患于未然。
b.采用滾壓卷邊工藝取代油壓包邊工藝。滾壓卷邊工藝可以使用計(jì)算機(jī)在線編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人運(yùn)行軌跡的精確控制。由于空間軌跡可以任意變化，所以這種工藝具有很大的柔性，可以使用一套設(shè)備完成幾種同類產(chǎn)品。非常適用于車身制造。
3 總成質(zhì)量檢驗(yàn)
目前，國(guó)內(nèi)各大汽車廠已經(jīng)普遍采用三坐標(biāo)機(jī)及紅外線檢測(cè)等高精度、高效率的檢測(cè)手段。
重慶長(zhǎng)安廠焊裝線全線采用在線檢測(cè)工藝；上海大眾三廠焊裝車間有雙懸臂三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)3臺(tái)；一汽大眾焊裝車間僅用于現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)的三坐標(biāo)機(jī)就有6臺(tái)，新建的A4地板線由于設(shè)有激光檢測(cè)系統(tǒng)，全線僅用2-3h就可以全面校對(duì)調(diào)整一次焊接夾具。
檢測(cè)受到越來(lái)越多的重視，投入也將變得更大，不僅包括焊接質(zhì)量，也包括車身制造質(zhì)量，主要總成配檢驗(yàn)夾具，并投入各種焊接參數(shù)檢驗(yàn)儀器設(shè)備，配備足夠數(shù)量的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。將總成檢驗(yàn)夾具、三坐標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)、在線檢測(cè)系統(tǒng)、焊接夾具的掃描檢測(cè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起，使用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，可使產(chǎn)品的焊接質(zhì)量、總成裝配尺寸處于受控狀態(tài)。
4 公用動(dòng)力系統(tǒng)
先進(jìn)焊裝制造技術(shù)對(duì)于水、電、氣源提出了更加嚴(yán)格的要求，如采用去離子冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、壓縮空氣干燥凈化系統(tǒng)、三相電源網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償系統(tǒng)、廠房自動(dòng)排風(fēng)除塵降噪系統(tǒng)等，公用動(dòng)力系統(tǒng)更加完備。
5 物流與倉(cāng)儲(chǔ)
物流貫穿于生產(chǎn)和流通的全過(guò)程，合理、高效的物流能夠通過(guò)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)和流通結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)與完善帶來(lái)巨大的利潤(rùn)，物流也因此成為當(dāng)前最重要的競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域。對(duì)于現(xiàn)代企業(yè)來(lái)說(shuō)，合理化的物流管理是企業(yè)發(fā)展的“第三利潤(rùn)源泉”?，F(xiàn)代物流重視自動(dòng)化、高效率，非常重視工位器具的作用，從制件的存
（轉(zhuǎn)載）
