中國汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，對汽車的產(chǎn)量、質(zhì)量以及車型換代的時間都提出了越來越高的要求祸挪，在淘汰人工作業(yè)進(jìn)行自動化生產(chǎn)線改造的過程中，引入工業(yè)機(jī)器人技術(shù)贞间，將各種先進(jìn)的數(shù)字化工具運用到機(jī)器人白車身點焊自動化生產(chǎn)線的設(shè)計及制造中贿条，形成高自動化及高適應(yīng)性的生產(chǎn)線，已成為整個汽車制造業(yè)的必然增热。目前整以，數(shù)字化技術(shù)已廣泛應(yīng)用在首鋼莫托曼機(jī)器人有限公司的機(jī)器人白車身點焊項目中。

機(jī)器人白車身點焊的特點

白車身焊接工序繁多嗤矾，工藝復(fù)雜勒蜘。目前，傳統(tǒng)的人工焊接方式正逐漸被淘汰肪尾，工業(yè)機(jī)器人在白車身點焊生產(chǎn)線中的應(yīng)用日益增加鹅甚。與傳統(tǒng)的手工焊接相比轨醒，工業(yè)機(jī)器人具有以下優(yōu)點：

1. 提高焊接質(zhì)量

使用手工焊鉗人工焊接時催蓄，操作者由于疲勞等原因難以保證焊接工作的穩(wěn)定性，而機(jī)器人焊接可以保證焊接位置佃逆、焊接角度的一致性乱来，不會出現(xiàn)錯焊、漏焊雷昵。

2. 提高勞動生產(chǎn)效率荡担，改善人工勞動條件

點焊機(jī)器人可以在惡劣的壞境中長時間工作，使操作者遠(yuǎn)離弧光榴弧，飛濺准瘪。而且隨著機(jī)器人技術(shù)和焊接技術(shù)的發(fā)展粟翔，焊接速度不斷提高。

NC-locator選型

3. 靈活性高

通過簡單的機(jī)器人程序調(diào)整適應(yīng)于不同的產(chǎn)品讼载。而且轿秧，點焊機(jī)器人程序可以離線編制，大大縮短在線調(diào)試時間咨堤，從而縮短產(chǎn)品改型換代的周期菇篡。

一個機(jī)器人白車身點焊工作站，由6臺機(jī)器人組成一喘，每臺機(jī)器人焊接20～30個焊點驱还，生成節(jié)拍約為90s，可以24h連續(xù)工作凸克。

機(jī)器人白車身點焊生產(chǎn)線中的數(shù)字化需求

據(jù)統(tǒng)計议蟆，一輛轎車的白車身在焊裝過程中要經(jīng)歷3000～5000個點焊步驟，用到100多個大型夾具触徐，500～800個定位器咪鲜。從規(guī)劃到具體實施，白車身點焊生產(chǎn)線是一個龐大而復(fù)雜的過程撞鹉。

以往的白車身工藝規(guī)劃是串行方法疟丙，有時生產(chǎn)加工之后或者調(diào)試時才能發(fā)現(xiàn)問題，造成人力財力的浪費藻礁。需要采用數(shù)字化軟件對項目各環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計聋遮、管理和跟蹤，使得各個工作環(huán)節(jié)有條件并行庆率，有效縮短了項目周期仪丛；同時引入底層數(shù)據(jù)庫技術(shù)，保證了資料的惟一性软殿，解決了數(shù)據(jù)冗余的問題卒粮，避免了由此產(chǎn)生的設(shè)計和管理紕漏。

生產(chǎn)線柔性化成為發(fā)展趨勢骨惫，生產(chǎn)線需要滿足多車型混線生產(chǎn)钱挺，這就對傳統(tǒng)機(jī)器人示教方式提出了挑戰(zhàn)，車型的增加使示教工作量隨之增加蜀勃，而主機(jī)廠對效率的追求又希望在保證程序精度的條件下辣沧，盡可能減少現(xiàn)場示教時間。同時驼鳞，車型不斷更新?lián)Q代哀铡，也要求縮短現(xiàn)場調(diào)試和試運行的時間，這就對生產(chǎn)過程的數(shù)字化仿真提出了需求。

此外抒痒，隨著點焊生產(chǎn)線自動化程度的增加幌绍，一些新設(shè)備投入使用，對新設(shè)備可行性的驗證沒有規(guī)律可循故响，利用數(shù)字化方法檢驗既可保證可用性纷捞，又能節(jié)約成本。安川電機(jī)生產(chǎn)的白車身自動定位支撐裝置NC-locator裝置具有雙向3自由度被去，能夠滿足自動適應(yīng)不同平臺車型定位支撐的要求主儡。圖2為仿真軟件中，對適用于不同車型的NC-locater進(jìn)行選型確認(rèn)惨缆。

數(shù)字化在機(jī)器人白車身點焊生產(chǎn)線中的應(yīng)用

以下從4個方面詳細(xì)介紹數(shù)字化技術(shù)在機(jī)器人白車身點焊生產(chǎn)線中的應(yīng)用糜值。

1.前期方案階段

從廠家得到車型和工裝夾具三維數(shù)模、焊點信息和生產(chǎn)節(jié)拍等資料后坯墨，將需要的資料導(dǎo)入Siemens PLM Software旗下Tecnomatix數(shù)字化工廠中的Process Desinger軟件寂汇，可以進(jìn)行工藝流程設(shè)計、作業(yè)時間分析捣染、生產(chǎn)線免姻、單元平面和立體布局等操作。初步確定機(jī)器人數(shù)量和型號豌泊，是否有行走機(jī)構(gòu)等前期方案们灵。

適合工件形狀的焊鉗

2.工藝規(guī)劃和焊鉗選型

初步分析工藝文件之后，將焊點分配給各個工作站內(nèi)的機(jī)器人怔于，再根據(jù)每個站內(nèi)機(jī)器人對應(yīng)焊點位置禀蜒，進(jìn)行焊鉗選型工作。工藝規(guī)劃和焊鉗選型都是復(fù)雜而細(xì)致的工作姚详，通常需要不斷修改和反復(fù)槐猪。這樣的工作特別適合用數(shù)字化的方法進(jìn)行。如對于MOTOMAN機(jī)器人腮稚，根據(jù)焊點和工件的位置關(guān)系许食，使用MotosimEG軟件或者ROBCAD軟件，在仿真環(huán)境中從焊鉗數(shù)據(jù)庫中選取一把大致可達(dá)的焊鉗挽饺，然后再針對每一個焊點進(jìn)行焊鉗可行性驗證够菊。之后對焊鉗提出修改意見，確認(rèn)焊鉗的最終形式卖氨。圖3為一把適合工件形狀的焊鉗会烙。對于一些特殊工位负懦，一臺機(jī)器人還需要有2～3把焊鉗筒捺，在工作過程中進(jìn)行換鉗，才能完成工藝規(guī)劃中的焊接任務(wù)。

焊鉗選型工作也是對工藝規(guī)劃的一個驗證系吭，如果焊鉗形狀無論怎么修改也不能滿足工藝分配的所有焊點五嫂，就需要更改工藝文件，進(jìn)行站內(nèi)機(jī)器人之間肯尺，或者是工作站之間的焊點轉(zhuǎn)移沃缘。這樣在仿真環(huán)境中不斷驗證、通過數(shù)字化方法得到工藝文件可以達(dá)到全局最優(yōu)化的目的则吟。

3.離線程序編制和節(jié)拍驗證

對于MOTOMAN機(jī)器人槐臀，離線程序的編制可以在MotosimEG軟件或者ROBCAD軟件中進(jìn)行。離線編程是數(shù)字化技術(shù)在點焊生產(chǎn)線中的一種重要應(yīng)用氓仲。在離線的狀態(tài)下生成機(jī)器人程序水慨，可以與現(xiàn)場工作并行進(jìn)行，而不用占用現(xiàn)場大量的調(diào)試時間敬扛。離線程序可以直接生成點焊命令和點焊的各個參數(shù)现熔，包括：間隙文件序號、伺服焊鉗序號滤躺、壓力條件文件序號展霸、焊接條件序號、焊機(jī)啟動時序以及焊接條件組輸出屠途，節(jié)省了現(xiàn)場輸入這些參數(shù)的時間莺肌。

離線編程具有很強的規(guī)劃性，尤其對一個站內(nèi)有多臺機(jī)器人的情況特別適用带诊“可以在離線的環(huán)境中安排焊接路線，設(shè)置干涉區(qū)杉朝，檢查節(jié)拍是否滿足要求赠戏。如果節(jié)拍不滿足，再進(jìn)一步對機(jī)器人動作姿態(tài)羹圣，路徑等進(jìn)行優(yōu)化安粤，還可以進(jìn)行不同工作站之間的焊點轉(zhuǎn)移，平衡整個生產(chǎn)線的節(jié)拍拼岳。這些工作提前在仿真的環(huán)境中完成之后枝誊，不僅可以提高現(xiàn)場的效率還可以保障示教人員的安全。

4.現(xiàn)場程序誤差補償

完成了前期工作之后惜纸，離線程序如何在現(xiàn)場使用叶撒，使現(xiàn)場示教時間盡可能縮短，是提高示教效率耐版，縮短項目周期的一個重點祠够。由于現(xiàn)場安裝位置和布置圖中的理論位置相比總會有誤差压汪，離線程序不能直接使用。這就需要對離線程序進(jìn)行校準(zhǔn)古瓤。安川公司針對MOTOMAN機(jī)器人止剖，專門開發(fā)了一款軟件MOTOCALV32，可以進(jìn)行工件安裝位置的校準(zhǔn)落君。除此之外穿香，還可以進(jìn)行機(jī)器人、工具尖端點等的校準(zhǔn)绎速。

結(jié)語

在機(jī)器人白車身點焊自動化生產(chǎn)線項目的設(shè)計和制造過程中皮获，以數(shù)字化規(guī)劃、設(shè)計及仿真等軟件為主體抠衬，可以有效縮短項目周期兔升、壓縮項目成本。從根本上滿足汽車生產(chǎn)的多品種绑接、多批量的柔性生產(chǎn)需要胃余，提高白車身點焊作業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量，促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)向自動化方向發(fā)展的進(jìn)程柑汇，提高民族產(chǎn)業(yè)在國際上的競爭力没撒。

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