焊接是現(xiàn)代機械制造業(yè)中一種必要的工藝方法，在汽車制造中得到廣泛應用。隨著科技的進步顺丸，鍍層鋼板、輕金屬材料的焊接問題對汽車焊接提出了新的挑戰(zhàn)促军。汽車焊接過程中的機器人與自動化激光焊接技術(shù)使汽車焊接面貌大為改觀短即。汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，使得激光焊接技術(shù)開啟了汽車焊接的新時代等灾。

1. 激光焊接技術(shù)的特點

在汽車制造工藝里宜抓，焊接是汽車裝配流水線上一道不可缺少的工序舟道。通常來講，車身焊接主要有電阻電焊矫第、縫焊遍沟、二氧化碳焊等方式。在零件焊接上浑擎，應用到的焊接技術(shù)還有閃光焊倚务、電子束焊、電栓焊沼死、脈沖焊着逐、摩擦焊等。近年來漫雕，世界上最新出現(xiàn)了激光焊接技術(shù)滨嘱，并且發(fā)展得很快。

與目前傳統(tǒng)的點焊工藝不同浸间，激光焊接可以達到兩塊鋼板之間的分子結(jié)合太雨，通俗而言就是焊接后的鋼板硬度相當于一整塊鋼板，從而將車身強度提升30%魁蒜，車身的結(jié)合精度同樣大大提升囊扳。當然，激光焊接的實際使用意義并不僅于此兜看。一般來說锥咸，車輛在道路上行進時來自地面的顛簸會轉(zhuǎn)換成每分鐘上千次的扭曲運動考驗車身，如果車身結(jié)合精度细移、強度不夠搏予，輕則車內(nèi)異響頻頻、噪音大弧轧，嚴重的可能導致安裝在車輛上的零部件如變速箱隧渠、前后橋的損壞或者車身斷裂。

機器人焊接工作站

激光焊接的特點是被焊接工件變形極小跃览，幾乎沒有連接間隙元八，焊接深度/寬度比高，因此焊接質(zhì)量比傳統(tǒng)焊接方法高昧挚。但是聪萨，如何保證激光焊接的質(zhì)量，也就是激光焊接過程監(jiān)測與質(zhì)量控制是一個激光利用領(lǐng)域的重要內(nèi)容肢糜，包括利用電感盘另、電容、聲波、光電等各種傳感器巩荧，通過電子計算機處理忍症，針對不同焊接對象和要求，實現(xiàn)諸如焊縫跟蹤锄镜、缺陷檢測、焊縫質(zhì)量監(jiān)測等項目仿吞，通過反饋控制調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)滑频，從而實現(xiàn)自動化激光焊接。所以說唤冈，激光焊接是一門技術(shù)性非常強的先進制造工藝峡迷。

2. 國外汽車工業(yè)機器人激光焊接技術(shù)的應用

機器人控制系統(tǒng)是機器人的大腦，是決定機器人功能和性能的主要因素你虹。工業(yè)機器人控制技術(shù)的主要任務(wù)就是控制工業(yè)機器人在工作空間中的運動位置绘搞、姿態(tài)、軌跡傅物、操作順序及動作的時間等夯辖，具有編程簡單、軟件菜單操作董饰、友好的人機交互界面蒿褂、在線操作提示和使用方便等特點。目前機器人的應用工程由單臺機器人工作站向機器人生產(chǎn)線發(fā)展卒暂，機器人控制器的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使得對機器人生產(chǎn)線的監(jiān)控啄栓、診斷和管理更加便捷。

機器人焊接目前已廣泛應用在汽車制造業(yè)乏根，汽車底盤卜判、座椅骨架、導軌俄躺、消聲器以及液力變矩器等焊接众攻。豐田公司將點焊作為標準來裝備其日本國內(nèi)和海外的所有點焊機器人。用這種技術(shù)可以提高焊接質(zhì)量浊笤，甚至試圖用它來代替某些弧焊作業(yè)痒仆，同時，在短距離內(nèi)的運動時間也大為縮短秋胚。該公司推出一種高度低的點焊機器人豪服，用它來焊接車體下部零件。這種矮小的點焊機器人還可以與較高的機器人組裝在一起弊刁，共同對車體上部進行加工吁巫，從而縮短了整個焊接生產(chǎn)線長度。轎車后橋、副車架龟夜、搖臂挂捅、懸架、減振器等底盤零件大都是以惰性氣體保護焊(Metal-InertGasWelding堂湖，MIG)為主的受力安全零件闲先，主要構(gòu)件采用沖壓焊接，板厚平均為1.5～4mm无蜂，焊接主要以搭接伺糠、角接接頭形式為主，焊接質(zhì)量要求相當高斥季，其質(zhì)量的好壞直接影響到轎車的安全性能训桶。應用機器人焊接后，大大提高了焊接件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量酣倾，并保證了質(zhì)量的穩(wěn)定性和降低勞動強度舵揭，改善了勞動環(huán)境。

汽車生產(chǎn)線上的機器人焊接

激光焊接設(shè)備的關(guān)鍵是大功率激光器躁锡，主要有兩大類午绳，一類是固體激光器，又稱Nd：YAG激光器映之。Nd：YAG激光器波長為1.06mm箱叁，主要優(yōu)點是產(chǎn)生的光束可以通過光纖傳送，因此可以省去復雜的光束傳送系統(tǒng)秽擦，適用于柔性制造系統(tǒng)或遠程加工裹依，通常用于焊接精度要求比較高的工件。汽車工業(yè)常用輸出功率為3～4kW的Nd：YAG激光器资汛。另一類是氣體激光器帐捺，又稱CO2激光器，分子氣體作工作介質(zhì)呼雨，產(chǎn)生平均為10.6mm的紅外激光赫捕，可以連續(xù)工作并輸出很高的功率，標準激光功率在2～5kW之間凑魔。汽車工業(yè)中激光技術(shù)主要用于車身拼焊飘拂、焊接和零件焊接。

德國的Rofin-Sina公司和Trumpf公司主要生產(chǎn)CO2激光器壶碴，HAAS公司則主要生產(chǎn)固體(Nd：YAG)激光器情召，而IPG公司生產(chǎn)新型的光纖激光器，Laserline公司生產(chǎn)半導體激光器撼予，形成相互競爭又互相補充的激光技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)鏈钥屈。大眾汽車、寶馬汽車、奔馳汽車和美雅(Meyer)船廠是德國應用激光焊接技術(shù)的示范企業(yè)篷就。德國的大眾汽車已經(jīng)將激光焊接技術(shù)引入中國射亏，并在上海大眾和一汽－大眾的轎車批量生產(chǎn)線上應用，推動了中國激光焊接技術(shù)的應用竭业。

使用輸出功率大于4kW的二極管激發(fā)的固體激光器智润，對于鋁合金的焊接具有決定性的意義。這些系統(tǒng)的光束質(zhì)量特別好未辆，能夠瞬間注入直徑為0.4mm的光纖中做鹰。激光束的聚焦能力極大地依靠于光纖的截面積。這表明這種新一代的固體激光器的潛力是“點”直徑更小鼎姐，功率密度更高，使人們能夠進行以連續(xù)波的模式進行焊接更振。例如炕桨，用于對小型樣品和小零件的各種連接，如對接肯腕、T形焊接和搭接進行了研究献宫，零件的材料是AlMgSi0.7(厚度：3mm)和AlMg3(厚度：1.6mm)鋁合金。高質(zhì)量的焊道外形只有在純粹的連續(xù)波狀態(tài)才有可能缆月。當使用千瓦級的二極管激發(fā)的Nd：YAG激光器焊接鋁時拭愁，在很寬的參數(shù)范圍內(nèi)都能獲得很高的可靠性。

3. 機器人激光焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢

世界各主要工業(yè)發(fā)達國家都非常重視發(fā)揮焊接研究機構(gòu)的作用践涧，基本上都形成大學研究所企業(yè)的三級研究開發(fā)體系侣娄。

各主要工業(yè)發(fā)達國家都成立了焊接研究所，如英國的焊接研究所(TWI)岩视、美國的愛迪生焊接研究所(EWI)苇硫、法國焊接研究所(FWI)、日本的連接與溶接研究所(JRWI)颓蛀、烏克蘭的巴頓電焊研究所(PEWI)境薪、德國亞琛大學的焊接研究所(ISF)和德國焊接學會(DVS)下屬的分布在全國各地的焊接研究與培訓中心(SLV)等，而韓國的焊接研究中心是設(shè)在韓國現(xiàn)代科學技術(shù)研究院(KAIST)的韓國工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)研究院KITCH之內(nèi)鹰坐。它們都屬于國家級的焊接研究機構(gòu)好啸。

縱觀整個汽車工業(yè)焊接現(xiàn)狀，不難分析出汽車工業(yè)焊接發(fā)展趨勢為：發(fā)展自動化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)迷啄。而工業(yè)機器人渊季，因集自動化生產(chǎn)和靈活性生產(chǎn)特點于一身，故轎車生產(chǎn)近年來大規(guī)模罚渐、迅速使用了機器人梭域。焊接方面，主要使用是點焊機器人和弧焊機器人。

焊接生產(chǎn)線要高度自動化病涨，廣泛采用6自由度機器人富玷，且機器人具有焊鉗儲存庫，可焊裝部位不同要求或焊裝產(chǎn)品變更既穆，自動從儲存庫抓換所需焊鉗赎懦。傳輸裝置則已發(fā)展為采用無人駕駛更具柔性化感應導向小車。

發(fā)展輕便組合式智能自動焊機幻工，焊接由R30型極坐標式機器人和G60肘節(jié)式機器人61臺進行励两，機器人驅(qū)動由微機控制，數(shù)字和文字顯示囊颅，磁帶記錄儀輸入和輸出程序当悔。機器人動作采用點到點序步軌跡，具有很高焊接自動化水平刺勇，既改善了工作條件瓢身，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，又降低材料消耗觅氢。

機器人焊接技術(shù)未來的研究方向主要有：

1)焊接過程控制系統(tǒng)的智能化宝辛。電子技術(shù)、計算機微電子和自動化技術(shù)的發(fā)展虐恋，推動了焊接自動化技術(shù)的發(fā)展枕泽。特別是數(shù)控技術(shù)、柔性制造技術(shù)和信息處理技術(shù)等單元技術(shù)的引入馒符，促進了焊接自動化技術(shù)革命性的發(fā)展掰站；

2)開展最佳控制方法方面的研究，包括線性和各種非線性控制淘砌。最具代表性的是焊接過程的模糊控制肯绅、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，以及專家系統(tǒng)的研究监征；

3)焊接柔性化技術(shù)芽接。將各種光、機括眠、電技術(shù)與焊接技術(shù)有機結(jié)合彪标，以實現(xiàn)焊接的精確化和柔性化。用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)焊接工藝裝備掷豺，是提高焊接自動化水平淡的根本途徑捞烟。將數(shù)控技術(shù)配以各類焊接機械設(shè)備，以提高其柔性化水平当船；

4)焊接機器人與專家系統(tǒng)的結(jié)合题画，實現(xiàn)自動路徑規(guī)劃默辨、自動校正軌跡、自動控制熔深等功能苍息；

5)提高焊接電源的可靠性缩幸、質(zhì)量穩(wěn)定性和控制，以及優(yōu)良的動感性竞思。開發(fā)研制具有調(diào)節(jié)電弧運動表谊、送絲和焊槍姿態(tài)，能探測焊縫坡開頭盖喷、溫度場爆办、熔池狀態(tài)、熔透情況嚎脖，適時提供焊接規(guī)范參數(shù)的高性能焊機鬼痹，并應積極開發(fā)焊接過程的計算機模擬技術(shù)，使焊接技術(shù)由“技藝”向“科學”演變勤鼓。

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