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、電子等多門類科學為一體的工程工藝學科，而且隨著相關學科技術(shù)的發(fā)展和進步，不斷有新的知識融合在焊接之中。
車身焊裝制造技術(shù)經(jīng)歷了20世紀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)；進入21世紀后，更先進的焊裝制造技術(shù)已經(jīng)可以實現(xiàn)車型識別、焊接、輸送等全自動無人操作，實現(xiàn)了完全意義上的柔性化生產(chǎn)。
1 焊裝生產(chǎn)線
目前，國內(nèi)焊裝業(yè)的實際情況是，重慶長安廠滑撬焊裝線由意大利Caumo公司設計制造；上海大眾三廠滑橇輸送焊裝線由杜耳、庫卡、德國大眾設計制造；一汽-大眾汽車有限公司A4機動輥道滑撬運輸線由意大利caumo公司設計制造；另外，哈飛、沈陽金杯的焊裝線也都各具特色。更先進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人駕駛裝焊臺車，按計算機程序進入預定的焊接區(qū)完成制件的輸送、焊接。
為滿足用戶對汽車產(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)正是順應這種需要產(chǎn)生的，能以最短的周期、最經(jīng)濟的投入、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)展改造預留空間。
柔性化焊裝系統(tǒng)將廣泛采用點焊機器人、弧焊機器人、涂膠機器人、搬運機器人，按計算機程序完成參數(shù)控制、車型變換、制件輸送，其中自動焊機等大量采用進口設備，關鍵焊接夾具采用進口設備。
車身柔性制造的幾種方式如下。
a.以焊接夾具的移動實現(xiàn)產(chǎn)品變換。這種柔性制造技術(shù)的實施，取決于產(chǎn)品本身的柔性化特征，特別適合僅在一個方向變化的車型，因為車身結(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計。在這種柔性制造技術(shù)中，焊接夾具是沒汁的核心，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現(xiàn)多品種生產(chǎn)。東風汽車有限公司車身廠引進的KUKA柔性焊裝線，用3個專用工位、12個通用工位、3個備用工位，共計18個工位的總裝線，完成寬窄2個系列、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)適應產(chǎn)品變化的能力更強，分別獨立的定位夾具使定位更加專一穩(wěn)定，對焊裝線的要求更加嚴格，循環(huán)時間對裝焊線的生產(chǎn)節(jié)拍有很大的影響。東風平頭車12工位的往復式焊裝線，完成1個循環(huán)的時間僅用19s。
c.借用原來生產(chǎn)線上的定位裝置并增加專用定位實現(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，通過借用原生產(chǎn)線上的定位夾緊裝置和焊接設備、增加專用定位部件，減少工位改造項目和設備投資費用。北京汽車摩托車聯(lián)合制造公司在單排座載貨車基礎上開發(fā)的雙排座客貨兩用載貨車就是用這種方法實現(xiàn)的，改造周期和費用大大降低。
d.通過焊接設備的自動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小車上，通過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，自動焊接裝置按預先設置的程序識別車型并完成焊接，實現(xiàn)不同長度、寬度、高度車型的全面柔性化生產(chǎn)。目前國內(nèi)尚無先例。
與柔性焊接系統(tǒng)相配套，采用大型機械化運輸裝置完成總成上料、運輸及總成下線等。
2 焊接新技術(shù)的應用
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，先進的焊裝制造技術(shù)已廣泛采用各類機器人進行焊接、涂膠和搬運，焊接自動化已成為焊裝工藝發(fā)展的主流趨勢。重慶長安廠焊裝線的主焊線為無人操作的全自動生產(chǎn)線；上海大眾三廠焊裝車間擁有各類機器人61臺；一汽大眾捷達線各類機器人67臺；一汽大眾A4主焊線上有懸掛點焊機13臺、KUKA焊接機器人10臺，人工與自動焊接的比例達到1.3：1，同時還有螺柱焊機器人、涂膠機器人等。未來我國焊接產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)可以概括為高效、自動化、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)字焊機的應用
人類已進人數(shù)字時代，數(shù)碼相機、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。代表焊接設備及其控制技術(shù)未來發(fā)展方向的數(shù)字焊機已經(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也隨之由模擬信號過渡到0/1編碼的數(shù)字信號，具有很好的系統(tǒng)靈活性、更強的穩(wěn)定性、更高的控制精度，同時數(shù)字化焊機方便的通訊參數(shù)接口功能為現(xiàn)代化的網(wǎng)絡化生產(chǎn)提供了良好的硬件基礎?？梢灶A見，數(shù)字化技術(shù)將促使焊接設備向智能化、高可靠性、低成本方向快速發(fā)展。
2.2 焊接技術(shù)智能化
計算機的普及及企業(yè)信息化進程的加速，將焊接工藝推進到自動化、機器人化和智能化的新階段。表現(xiàn)在焊接工藝與過程的智能化。
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)以智能焊接機器人為單元構(gòu)成多機協(xié)調(diào)的焊接柔性智能制造生產(chǎn)線、網(wǎng)絡系統(tǒng)、敏捷制造工廠。
b.焊接領域ES(專家系統(tǒng))主要涉及工藝設計或工藝選擇(包括單因素的焊接材料選擇或焊接方法選擇)、焊接缺陷或設備故障診斷、焊接成本估算、實時監(jiān)控、焊接CAD(疲勞設計、符號繪制)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)量檢測與分析的智能系統(tǒng)包括人工智能的點焊質(zhì)量多參量綜合監(jiān)測系統(tǒng)和基于神經(jīng)元網(wǎng)絡的智能化超聲缺陷模式識別與診斷系統(tǒng)。
d.機器人焊接智能化技術(shù)與系統(tǒng)包括視覺焊縫跟蹤傳感系統(tǒng)機器人、焊接智能化復雜系統(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)化設計。
2.3 環(huán)保焊材及焊接技術(shù)的使用
進入21世紀以來，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芯焊絲，實芯焊絲的制造工藝也從鍍銅焊絲向無鍍銅焊絲轉(zhuǎn)變，以降低制造過程的環(huán)境污染，并減少含銅粒子煙塵對焊工健康的影響。
在車身中存在3層板焊接，由于點焊強度太差，工藝上只好增加CO2補焊，浪費了人力資源、物力資源。在國際上，激光焊接在汽車工業(yè)中已經(jīng)成為標準工藝。激光焊接的速度快、變形小，不存在焊瘤和飛濺的問題，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部件，幾乎可以把所有不同厚度、牌號、種類、等級的材料焊接在一起，不僅降低成本，而且大大提高生產(chǎn)效率。隨著科學的發(fā)展，低成本激光發(fā)生器的出現(xiàn)，必然會使激光焊等高效、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
我國每萬元生產(chǎn)總值能耗比工業(yè)發(fā)達國家高出2~3倍，主要產(chǎn)品單位能耗比發(fā)達國家高30%~90%，焊接是能耗大戶，所以要大量采用節(jié)能、優(yōu)質(zhì)高效焊接設備和技術(shù)，如自動(半自動)逆變CO2氣體保護焊機和埋弧自動焊等。逆變式焊機總的發(fā)展趨勢是向著大容量、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，愈來愈廣泛應用于各種弧焊、電阻焊、切割等工藝中。高效和高功率密度(小型化)是國際上弧焊逆變器追求的主要目標之一。高頻化和降低主要器件的功耗是實現(xiàn)這一目標的主要技術(shù)途徑。
2.5 計算機技術(shù)的應用
a.虛擬技術(shù)。我國在經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌的過程中，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口，需要大量資金；產(chǎn)品反復開發(fā)，設計與制造過程不統(tǒng)一，對市場不能做出快速反應。因此，“虛擬制造技術(shù)”是在競爭中制勝的關鍵技術(shù)。我們應當進行更加細致的研究，爭取在工藝設計中使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，避免設計、安裝、調(diào)試中的重復投資和無效勞動。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算機在線編程，實現(xiàn)對機器人運行軌跡的精確控制。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
目前，國內(nèi)各大汽車廠已經(jīng)普遍采用三坐標機及紅外線檢測等高精度、高效率的檢測手段。重慶長安廠焊裝線全線采用在線檢測工藝；上海大眾三廠焊裝車間有雙懸臂三坐標測量機3臺；一汽大眾焊裝車間僅用于現(xiàn)場質(zhì)量檢測的三坐標機就有6臺，新建的A4地板線由于設有激光檢測系統(tǒng)，全線僅用2-3h就可以全面校對調(diào)整一次焊接夾具。
檢測受到越來越多的重視，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，主要總成配檢驗夾具，并投入各種焊接參數(shù)檢驗儀器設備，配備足夠數(shù)量的三坐標測量機。將總成檢驗夾具、三坐標檢測系統(tǒng)、在線檢測系統(tǒng)、焊接夾具的掃描檢測系統(tǒng)有機結(jié)合在一起，使用無損檢測技術(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 公用動力系統(tǒng)
先進焊裝制造技術(shù)對于水、電、氣源提出了更加嚴格的要求，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)絡補償系統(tǒng)、廠房自動排風除塵降噪系統(tǒng)等，公用動力系統(tǒng)更加完備。
5 物流與倉儲
物流貫穿于生產(chǎn)和流通的全過程，合理、高效的物流能夠通過對整個生產(chǎn)和流通結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)與完善帶來巨大的利潤，物流也因此成為當前最重要的競爭領域。對于現(xiàn)代企業(yè)來說，合理化的物流管理是企業(yè)發(fā)展的“第三利潤源泉”?，F(xiàn)代物流重視自動化、高效率，非常重視工位器具的作用，從制件的存取方便到制件的存放數(shù)量、工位器具的外形尺寸及制造精度等等都給人耳目一新的感覺。引入國際先進的立體存放概念，如采用升降式倉儲系統(tǒng)，與聯(lián)網(wǎng)的計算機系統(tǒng)一道實現(xiàn)沖壓件、協(xié)作件的自動化存放和管理。
6 生產(chǎn)管理與人員培訓
管理工作以人為本，引進國外先進焊裝制造技術(shù)的同時，必須同步引進先進的生產(chǎn)管理和質(zhì)量管理模式，將國外成熟、先進的管理思想滲透在各層面人員之中，同步建設一支高素質(zhì)、有專業(yè)知識、管理知識的員工隊伍。
載貨車車身焊接實現(xiàn)全自動、無人操作不太現(xiàn)實，因此必須日益重視操作者焊接技能的培養(yǎng)，將員工的焊接技能培訓列為日程工作，并為提高焊接技能創(chuàng)造各種有利條件，引導操作者持續(xù)不斷地提高焊接技能，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量。
（轉(zhuǎn)載）
