Science and Technology &Innovation ┃科技与创新
2023年第19期
·69·
文章编号：
＊
陈建丽
（广东科学技术职业学院机器人学院，广东珠海519090）
摘要：外壳加工是汽车生产的重要环节，外壳加工焊接水平可直接影响到汽车整体生产质量。随着科学技术发展速度不断加快，现有汽车加工已实现全方位自动化作业目标，进一步提高了生产质量与效率。由于焊接生产线流程长，焊接精度要求高，需要配合使用集成控制技术，对汽车焊接全过程进行严格监管。针对此，分析了汽车外壳加工焊接自动生产技术的概念，提出了汽车外壳加工焊接生产线工艺流程，阐述了
当前汽车外壳焊接自动生产线关键技术，制定了汽车外壳自动焊接加工集成控制方案，以期为相关工作人员提供理论方面的参考。关键词：汽车外壳；加工焊接生产线；集成控制技术；机器人中图分类号：TG44；U466
文献标志码：A
DOI ：10.15913/jki.kjycx.2023.19.021小型汽车网上自主编号申请
现阶段汽车生产主要使用了多学科集成的高度自动化生产方式，外壳加工生产线对汽车整体生产质量、运行期间的安全性与舒适度具有直接影响。焊接是汽车外壳加工制造关键技术，自动化焊接生产线需要始终保持加工高精度、良好适用性等优势。通过合理设置外壳加工焊接生产线，配合使用集成控制系统，实现对生产全过程的严格监管、施工过程动态调整等目标，确保存在于汽车外壳加工焊接上的各类质量问题能够得到及时发现与解决。
1汽车外壳加工自动生产技术概述
当前汽车外壳加工制造技术自动化水平日渐提升，整车自动加工模式在现有汽车加工环节的应用范围逐步扩大。相较于原有汽车车身加工焊接方式，现代化焊接技术能够借助先进的计算机管理平台，对焊接流程进行全面管控，借助自动化设施完成焊接任务。
现有自动化焊接技术主要被应用在车架焊接、车体焊接等生产流程中。由于汽车外壳加工焊接环境与焊接条件处于动态变化，因此要在应用自动化加工焊接技术时着重考虑安全因素，确保焊接工作能够始终处于高质高效实施状态。相较于发达国家而言，中国汽车自动焊接技术的开发时间较短，但发展速度极快，在合资经营模式下，自主汽车生产厂商的自动化焊接水平与国际水平基本相当。随着焊接生产线日渐完善，中国整车品质也大幅度提升。
2汽车焊接生产工艺流程
汽车外壳加工焊接生产流程十分复杂，在焊接过
程中需要严格控制焊接位置、焊接顺序和焊接技术手段[1]。
汽车外壳的焊接需要涉及到不同工位，焊接期间的目标及焊接任务存在较大差异，需要在具体焊接过程中借助传输装置形成一条生产线。在汽车自动化焊接工作开展期间，焊接生产线涉及到焊接机械手臂、运输设备、定位设备和检测传感装置，通过安装中央控制设备，能够对设备具体焊接情况进行全面监管。
在汽车外壳加工焊接环节，需要从前后左右四侧围开展焊接工作，陆续进行车辆各结构的焊接工作，确保车辆能够依照正确顺序焊接完成。在实际加工过程中需要使用机器人手臂，完成复杂性且精准性较强的焊接工作。
汽车外壳焊接工作主要使用了电阻电焊、二氧化碳气体保护技术手段，在焊接时还需要利用激光焊接、激光切割、MIG 焊接等复合焊接技术手段，从根本上提升焊接与拼装自动化水平[2]。
对于汽车外壳焊接，不同自动焊接方式及应用形式存在较大差异。具体来说，单点电阻焊主要被应用在车身侧围、车身整体需要处、小型薄板零件加工位置；多点电阻焊主要被应用在发动机盖板及汽车门焊接、车身底板总成焊接中；电阻缝焊被应用于汽车油箱总成焊接中；二氧化碳气体保护焊接具有生产效率高、成本低、抗锈蚀能力强等特征，主要被应用在车身整体需要处；激光焊接主要应用于汽车底板总成焊接；MIG 焊接应用于汽车车门以及其他补充细节焊接；
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＊［基金项目］广东省普通高校工程技术中心“智能装备制造工程技术研究中心”（编号：2021GCZX018）；广东科学技术职业学院“基于‘1+X ’的课证赛岗教学改革研究与实践——以《机械制图》课程为例”（编号：JG202221）
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科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·70·2023年第19期
电弧焊接技术主要就是用电弧加热融化焊条及被焊金属，冷却后获得焊缝的焊接方式，焊弧长度需要靠
手工维持，具有操作灵活、使用方便等特征，但在具体实施期间容易受到人工操作水平因素影响，现已逐渐被淘汰。
3自动焊接生产线关键技术
3.1数据识别与传输技术
当下汽车外壳加工逐步趋向于自动化方向发展，各类型汽车外壳加工工作可以使用统一生产线完成，使得外壳焊接期间的检测工作难度进一步提升。原有外壳焊接期间的单一车辆需要识别车辆位置，现有自动焊接生产线则需要分析外壳特征，优化自动焊接参数。识别车型主要采用光栅阵识别技术，配合使用光电传感器，快速判断车型，从根本上提升车型识别期间的准确率[3]。
3.2承托与输送技术
在汽车外壳焊接、外壳零部件运输环节，需要设计出承托系统。承托系统内部需要包括承托设备和滑行装置、夹持输送设备等。配合使用先进的定位功能，确保汽车零部件能够精准运输到指定位置。为满足不同种类汽车外壳承托与输送要求，在设计现代化生产线时，还应当确保各设备具有一定的可扩展性。
通过分析焊接进度管控要求，加强焊接期间各类设备管控力度，确保汽车外壳焊接生产线的定位精准度与生产要求相符。在外壳零部件运输环节，也应当保障运输方向及距离的精准度，避免在停车时出现位
置误差问题。汽车外壳的工装设计工作也应当重点关注气路连接，在焊接环节实际开展过程中，汽车外壳结构的压缩气炉需要使用专用信号联通，提升气缸精度控制水平[4]。
在汽车外壳加工焊接生产线中，输送系统及焊接机器人的配合关系也较为紧密。当前车辆焊接自动输送设备需要采用可编程技术。为确保特殊环境下也能够实现稳定输送目标，还需要使用高规格控制元件，所述车辆的相关信息也应当在人机界面上更为直观地展示出来，借助总线数据通信方式，对车身外壳加工全过程中的各类设备进行严格监管，切实保障传输系统运行期间的安全可靠性。配合使用功能完善的自动控制系统，寻到存在于车辆外壳加工期间的质量问题，防止外壳生产期间出现质量问题或安全事故。3.3机器人焊接技术
借助机器设备模拟人工焊接方式，对车身外壳焊接工作进行灵活管控，确保焊接工作能够高效精准开展。具体来说，焊接机器人能够满足不同生产线、不同工位的机械手臂自由度、精准度调控要求[5]。机器人系统是一项柔性系统，可以满足多结构形式的工件焊接要求，因此安装于机器人上的卡具需要灵活更换，留有足够的作业空间，切实体现出焊接机器人在应用期间的优越性。
焊接机械臂分为机械臂及焊接设备2个组成部分。在汽车外壳加工过程中，传统机械手为单臂结构与双臂结构，现阶段焊接机械臂已经衍生出了更为复杂的CNC可编程悬挂式结构，从根本上提升了机械手编程开放性及全伺服水平。常见焊接机械臂为可编程六关节机械臂，机械臂的设计工作还需要结合焊机功
能要求，确保机械臂自身具有良好负载能力，能够实现平稳运行、精准位移目标。为从根本上提升各类物品运输效率，提升制造环节的精准性，现阶段生产现场机器人也呈现出密集化布置特征，通过使用多个机器人设备灵活操作各类生产工具，满足不同车辆外壳加工需求，进一步节约汽车外壳焊接期间的各类能源[6]。3.4智能化产品检验技术
在汽车外壳加工焊接环节，原有外壳规格、生产质量缺陷检验需要由人工完成。通过开展智能化检测工作，能够配合在线监测平台，对汽车外壳生产产品进行全程检测。基于指定生产要求，使用多激光点信号，对车身外壳数据进行精准控制，对比分析汽车外壳实际生产期间的各类数值，分析外壳尺寸的变化要求，从根本上控制车身外壳焊接期间的质量水平。如果在实际检测过程中发现车身外壳加工尺寸与预设范围存在较大差异，自动化监测系统可快速判断焊接故障发生部位，寻出导致焊接偏差问题出现的原因，诸如焊老化、其他焊接设备运行状态异常[7]。
汽车外壳表面缺陷多数受到焊接质量管控不当、焊渣较多等因素影响。因此在开展质量检验工作期间，需要配合使用光电传感装置，对焊接期间的各类信号进行集中收集。借助摄像装置生产环节进行全程记录以及辅助拍照，并将获得到的检测数据进行高效传输。对比分析产品图像以及标准图像，简化检测流程，节省检测成本与人力资源。
3.5专家系统
专家系统是特殊计算机程序，系统在运行过程中能够完成人工无法完成的较为困难的生产任务。在专家系统应用期间需要借助大量的生产知识、生产经验、规则，提升生产期间的自动化水平。通常情况下，专家系统分为知识库、推理机、人机界面。专家系统内部结构存在密切关联，可以使用计算机着重控制系统操作流程。现阶段基于汽车焊接的专家系统逐步走向
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成熟，可以帮助生产人员判别生产期间存在的各类问题，从根本上提升自动化焊接管控水平。
4汽车外壳加工焊接生产线集成控制
4.1
汽车外壳加工焊接生产线集成控制目标借助可编程逻辑控制系统，加强汽车焊接生产流程、焊接数据传
输、数据处理期间的管控力度。结合汽车外壳加工要求以及生产要点优化设备作业状态，确保同一设备生产线上能够完成不同车型的外壳加工焊接工序[8]。
设计出的汽车外壳加工焊接生产线集成控制系统还应当具备数据接收、数据控制处理等各项功能，在焊接时应当严格管控焊接状态、设备输送情况、成本管理质量水平，对异常设备运行期间的各项状态数据进行监测及预警。具体来说，对汽车外壳加工期间的气压值、水温、焊接功率以及保护焊实施情况进行检测并分析，及时向维护人员报告数据异常情况。
对汽车外壳加工焊接生产线进行现场管理、远程联网管理。配合使用可编辑逻辑控制系统中的通信功能、异构DCS 信息沟通交流。集成控制工作还需要简化设备录入流程，优化现场控制功能，辅助工作人员结合不同汽车外壳种类、汽车外壳材料特征，对实际生产期间的流程进行信息收集与集中管理，确保汽车外壳加工期间的各项环节以及调试工作能够得到进一步简化。4.2
汽车外壳加工焊接生产线集成控制流程通过分析汽车外壳中的车门焊接工作要点，车门中的内板构件、加强板构件均属于冲压型零部件，在实际焊接过程中，需要使用二氧化碳保护焊与激光焊接相结合的方式，切实保障焊接效果。
结合外壳生产及制造要求，使用远程通信技术手段，确保外壳焊接期间的各类信息能够得到全面收集与利用，共同汇总到可编程逻辑控制系统中，确保电机、机械臂和变频装置等设备运行状态能够在实际应
用期间得到严格监控。系统处理装置运行时还可以借助专项通信技术，确保生产期间的各机械臂能够实现高效通信目标。
在汽车外壳加工焊接生产流程中，利用输送装置可以将焊接车身运输到指定焊接位置处，配合使用先
进技术识别设备，对外壳焊接加工期间涉及到的各类参数进行自动调取与处理，精准高效地执行焊接工作。自动化加工焊接环节的机械手、夹持设备和监测系统功能在实际应用环节被激活，使车型整条焊接生产工艺流程能够得到精准化管控。
如果实际加工环节的外壳加工车型变更，可以借助提升控制系统中的光栅设备，收集车型外壳的具体信息，并将收集到的信息传输给处理装置。可编辑逻辑控制系统在明确车型变更设计要点以及设计要求后，可以快速到变换车型外壳加工后续信息，由技术人员确认，转变和焊接流程。
5结束语
总而言之，当前中国汽车加工行业发展速度不断加快，各类外壳加工技术手段日渐成熟。为从根本上提升外壳加工焊接生产质量，还应使用更为先进的集成控制技术手段，着重开发汽车焊接自动化加工设施，确保外壳加工工作朝着高品质、高精度化方向开展。
参考文献：
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陈银银.新能源汽车电池外壳激光焊接工艺研究[J].轻工科技，2021，37（11）：51-52.
[8]李振兴，丁震龙.汽车钥匙外壳零件的数控加工[J].苏州市
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作者简介：陈建丽（1981—），女，湖南常德人，硕士研究生，副教授，研究方向为材料加工工程。
（编辑：王霞）
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