焊接设备在汽车焊接生产线上的应用及分析

HEATS 发表于 2010-9-12 16:03:25

焊接设备在汽车焊接生产线上的应用及分析

1、前言
    自上世纪80年代中期生产汽车以来，随着长安汽车集团汽车产品逐渐由低端向高端、由单一品种向多品种、由微车向自主品牌轿车全系列的发展，长安的焊接生产线上逐步大量应用多品种、高技术的焊接设备，焊接领域新技术的应用范围也不断扩展。经过20多年长期实践，不适用的焊接生产设备逐渐被淘汰，对性能成熟、适合焊接汽车生产线需要且使用量较大的设备，长安与设备制造商形成了长期战略合作研究伙伴，进而对各种焊接设备不断优化，为汽车焊接线提供了大量性能稳定、故障率低、性价比高的优质产品。
    目前长安汽车集团应用的焊接设备大致可以分为四类：直接焊接设备类、工装夹具类、扣合压力类、检测工具类。本文主要针对以上焊接设备在长安汽车集团的使用情况、存在的问题、以及期望的技术提升进行描述及简要的分析。
    2、直接焊接设备类
直接焊接设备是指使用此类设备使工件通过焊接的方式粘合在一起的焊接设备，目前公司主要有以下种类的直接焊接设备：悬挂式点焊机、傀儡焊、自动焊、点焊机器人、弧焊机器人、MIG焊机、固定式螺母凸焊机、螺柱焊机等。
◆悬挂式点焊机
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    悬挂式点焊机——公司主要使用天津七所高科的产品，该产品整体性能相当稳定、使用便捷、维护方便，目前是长安公司在汽车焊接生产线上使用最广泛的焊接设备。
    通过长安与供应商的合作，供应商在悬挂式点焊机的基础上，开发出了悬挂式点焊机群控系统，即对悬挂式点焊机进行分区域集中控制的系统。群控系统的主要功能是对三相电压进行实时的监控，通过限容控制手段确保电网电压的实时平衡，同时为实时监控系统内点焊机提供直接保证，使焊接产品质量更加稳定。
    此类设备使用中也发生过一些问题：主要是焊接工艺参数丢失、可控硅偶尔直通导致变压器自燃等故障。
    ◆傀儡焊、自动焊
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    傀儡焊——就是借助外界人工焊接对生产线上焊接通道不畅通、普通焊钳不能焊接的零件进行的一种焊接，即通过焊钳在辅助机构上进行焊接，辅助机构引至需要焊接的零件位置从而完成焊接。
    自动焊——即通过可编程控制器对焊钳的运动轨迹及焊接参数进行自动控制，使焊钳按照工艺的规定进行自动焊接。
    傀儡焊、自动焊两种区别在于自动焊不需要人工操作，傀儡焊需要人工操作。这两种焊接方式的故障少，性能稳定，焊接质量好，但对零件质量要求（即零件一致性要求）较高，如零件精度达不到要求的时候易引发焊接设备故障。
    目前可编程控制器已大量运用到汽车焊接生产线，以后的趋势是不采用傀儡焊、完全采用自动焊，减少人工操作强度进而降低企业的运行成本。
    ◆点焊机器人、弧焊机器人 
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    点焊机器人——公司目前大量使用了COMAU、KUKA、ABB等世界上最为典型的机器人。无论那种机器人，机器人本体故障均较少，多数设备故障都是由机器人手臂上安装的焊钳及焊接控制器引起。
    机器人焊钳控制方式有伺服控制与气动控制两种方式，目前公司使用最多的是伺服控制焊钳。伺服焊钳对零件的精度要求较高，如果零件的精度达不到要求，机器人伺服焊钳的故障率就会非常高，并且维护费用大，备件费用也较高，不利于企业的成本节约。气动焊钳的维护成本相对较低，并且维护方便，相对伺服焊钳而言零件的精度对设备造成的损坏率较低。
    弧焊机器人——公司目前使用两台日本OTC品牌机器人，弧焊性能稳定，使用及维护方便，由于应用太少就不对其进行详细分析。
    ◆MIG焊机
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    MIG焊机——俗称二氧化碳保护焊，此设备整体性能稳定，故障率低，其中一个不足是MIG焊机的焊枪部分易损坏。由于公司应用的是美国林肯供货的MIG焊机，属于进口设备，备件昂贵（主要指焊枪）。经过长安技术人员研究与多年实践，目前此焊机的焊枪备件已基本采用国内配套，从而大大了节约了使用成本和维护成本。
    MIG焊机的另一缺点是在使用过程中烟、尘比较大，公司在汽车焊接生产线使用此类设备的区域，同时都配备了美国唐纳森公司生产的排烟除尘设备，以保证生产线上操作工人的职业健康和作业环境不受污染。
◆固定式螺母凸焊机、螺柱焊机
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固定式螺母凸焊机——目前公司主要使用南京小原设备，此设备的电极嘴采用陶瓷因而非常容易损坏，经公司技术人员及供应商共同进行改良改善，将电极嘴材质改成铜材后，目前此类焊机的整体性能非常稳定。
螺柱焊机——主要有手动和自动两种，均采用德国EMHART进口设备，目前公司此设备焊接使用的螺柱均采用国内制造产品，由于螺柱的精度（一致性）相对进口产品较差，螺柱经常造成自动螺柱焊机卡螺柱而停机，主要原因是自动螺柱焊机螺柱输送时因螺柱尺寸超差而造成输送系统被卡住；手动螺柱焊机相对自动螺柱焊机受螺柱精度影响较小，因而整体故障率低。由于自动螺柱焊机投资大，从长期的使用效果来看手动螺柱焊适合公司的需要。
对直接焊接设备类的期望：
随着社会的进步，人工成本不断提高，机器人价格逐渐降低，焊接设备将会逐步趋向于全自动化；
激光焊接方式将大量运用到汽车焊接生产线；
低能耗、高效率、无毒、无污染的焊接设备也将是今后汽车焊接线上的技术进步趋势。
3、工装夹具类
目前公司焊接线工装夹具类有整条线进口的、有部分国产部分进口的、有完全国产的，由于单条生产线只能生产同一种车型，如果车型淘汰工装夹具也淘汰，成本较高，这也是国内大多数汽车生产厂商面临的问题。
从多年使用的效果和整体性能、质量来看，进口的生产线品质优于国产，进口焊接生产线制造精度高于国产、生产线故障率低而国产焊接生产线相对较高，但进口生产线的价格不占优势。
从焊接线的新技术应用来看，国外厂商提供的生产线，均能做到技术的领先及新焊接方式、新焊接技术的及时应用，能更好地解决提高产品实物质量及设备维护保养的需求。
对焊接线工装夹具类的期望：
提高焊接工装夹具柔性，国内工装夹具类制造商需要提高质量和精度，这样汽车焊接线可以更多使用国内制造商产品、减少使用国外制造商产品，以减少整体投资。

4、扣合压力类
扣合压力类指车门的扣合，目前有两种方式：油压机压力扣合与包边机扣合。油压机压力扣合优点：可扣合不同车型的门，寿命长。缺点：此类设备占地面积较大、投资大、扣合不同车门需要更换模具，满足大批量、快节奏生产时成本非常高。
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包边机公司2003年从韩国引进，并运用到以后的焊接生产线，其优点：单台设备投资少，维护方便，能够适应大批量、快节奏产品生产。缺点：一台包边机只能扣合一种车型的一个车门，车型淘汰后，包边机也将淘汰；另外，虽然单一车门包边机占地较小，但对于一种车型的总共6个门，就需要配套的6台包边机，总体占地面积仍然较大。
5、检测工具类
目前长安公司焊接生产线采用的大型检测设备主要有三坐标、车身组合检具、车身匹配夹具，三坐标已成为焊接生产线产品质量保证的日常工具，其故障率低，精度高，操作方便、可检测不同车型，但是一次性投资较大；车身组合检具主要是对整车焊接装配质量进行检测，目前主要用于新品试制使用，未大量应用到日常的检测工作中；车身匹配夹具公司2007年引进此类夹具，主要用于对配套商的零件检测，用于保证投入焊接生产线的零件合格率。一套车身匹配夹、组合检具只适合一种车型，车型淘汰后，此类夹具报废。
检测工具类期望：
国内制造商提高设计水平和加工精度、拓展国内市场，以满足国内汽车制造业对保证产品质量的需要并为最终顾客提供质量更高的汽车产品。

6、总结
国内汽车自主品牌厂家的不断壮大与跨越式发展，为焊接领域的新技术应用及技术研究提供了非常好的机遇，本文仅就长安集团的应用现状及期望的技术提升做了简要分析，供各位专家及同行研究。

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