機器人在消聲器焊接生產(chǎn)中的多元應(yīng)用

摘 要:論述了汽車消聲器焊接生產(chǎn)線多元化的必要性，闡述了機器人在焊接生產(chǎn)線中的應(yīng)用情況。合理地將機器人應(yīng)用到焊接生產(chǎn)線中，提高生產(chǎn)線的多元化程度和自動化程度。

關(guān)鍵詞:汽車消聲器 焊接生產(chǎn)線 多元化 機器人

中圖分類號:TP242 文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)10(c)-0007-01

汽車消聲器分為三段式和兩段式的單排氣組合及三段式和兩段式的雙排氣組合。在整車長度確定的前提下，也就是實行三段和兩段的外形尺寸變化。就生產(chǎn)廠家而言，消聲器的換型最主要的是改造焊接生產(chǎn)線。改造量降至最小，是降低汽車消聲器換型投資成本的主要措施之一。焊接機器人的應(yīng)用是解決這個問題的主要途徑。

1 汽車消聲器焊接生產(chǎn)線多元化的必要性

汽車消聲器焊接生產(chǎn)線多元化就是在一條焊接生產(chǎn)線上能進行多種型號產(chǎn)品的焊接。汽車消聲器的生產(chǎn)主要經(jīng)過沖壓件、彎制管件、外購成品通用件、焊接、氣密實驗5個主要工藝過程生產(chǎn)出來的。在換型改造時，外購成品通用件、沖壓件生產(chǎn)線、彎制管件生產(chǎn)線和氣密實驗設(shè)備一般具有良好的通用性，改造量較小。最主要的改造是改造焊接生產(chǎn)線，所以焊接生產(chǎn)線也是投資成本最大的項目。提高汽車消聲器焊接生產(chǎn)線多元化程度，即可使投資成本量最小。

焊接生產(chǎn)由于與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化關(guān)系更密切，因此汽車消聲器產(chǎn)品換型對焊接生產(chǎn)線的要求更多，焊接生產(chǎn)線需要更多的改變才能對新產(chǎn)品多樣化，具有更大的靈活適應(yīng)能力。即汽車消聲器焊接生產(chǎn)線需要高度的可變化調(diào)整性，才能滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代的需要。

消聲器焊接生產(chǎn)線的任務(wù)是將沖壓零部件、管件及外購成品件焊接為總成件，不同的產(chǎn)品需要不同的焊接生產(chǎn)線。因此為適應(yīng)不同車型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)差異，需要焊接生產(chǎn)線必須具有高度的靈活性和可變性。

由此可見，任何產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和外型的改變，意味著原有生產(chǎn)線的改變。如果焊接生產(chǎn)線具有一定的可變性，通過局部的改造，就可以生產(chǎn)新產(chǎn)品。從而避免的大量資金浪費，因此焊接生產(chǎn)線具有多元化非常重要，決定著產(chǎn)品變型和多樣化的難易程度、可能性和投資規(guī)模。為了少投資，少量改造生產(chǎn)線，又能滿足新產(chǎn)品的生產(chǎn)需要，迅速轉(zhuǎn)產(chǎn)，汽車消聲器焊接生產(chǎn)線具有一定程度的多元化是十分必要的。

2 機器人是實現(xiàn)焊接生產(chǎn)線多元化的關(guān)鍵

焊接生產(chǎn)線是由焊接設(shè)備、焊接工裝卡具及自動控制等部分組成，生產(chǎn)線的整體多元化程度由各組成部分的多元化程度所決定。其中焊接設(shè)備的多元化程度是決定焊接生產(chǎn)線多元化程度的關(guān)鍵，焊接工裝卡具的多元化是決定焊接生產(chǎn)線多元化程度的因素之一。

汽車消聲器焊接生產(chǎn)線上的焊接設(shè)備主要有手工焊接設(shè)備、自動焊接專機及機器人焊接3類。

手工焊接設(shè)備是通過人工操作完成焊接工作，因其獨立性較強，便于安裝、調(diào)試及維修，并且價格低廉，在生產(chǎn)發(fā)展的各個時代都得到了廣泛應(yīng)用。

自動焊接專機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動作單一、程序固定且成本高，所以只是應(yīng)用在單一品種、大批量生產(chǎn)的焊接生產(chǎn)線上。

焊接機器人是機體獨立、動作自由度多、程序變更靈活、自動化程度高、變動性程度極高的焊接設(shè)備。具有多用途功能、重復(fù)定位精度高、焊接質(zhì)量高、抓取重量大、運動速度快、動作穩(wěn)定可靠等特點，焊接機器人是焊接設(shè)備多元化的最佳選擇。焊接設(shè)備作為焊接生產(chǎn)線的重要組成部分，是否采用機器人焊接是焊接生產(chǎn)線多元化程度的重要標志之一。

3 焊接機器人的應(yīng)用

自從1960年第一臺焊接機器人在美國通用汽車公司問世以來，隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是微型計算機技術(shù)的普及與應(yīng)用，將焊接機器人技術(shù)帶到了一個更新、更高的領(lǐng)域。

事實證明，機器人在生產(chǎn)線中工作狀態(tài)穩(wěn)定，提高了生產(chǎn)率，改善了工作條件，獲得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。在我國，20世紀90年代我國市場經(jīng)濟快速發(fā)展，市場競爭日益激烈，許多企業(yè)為了提高競爭力，積極進行生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)改造，更多的采用工業(yè)機器人實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。國內(nèi)現(xiàn)在安裝大約1000臺焊接機器人應(yīng)用在汽車工業(yè)。 90年代后半期到21世紀初，我國的機器人應(yīng)用出現(xiàn)了高峰期，已經(jīng)進入了初級普及階段。將焊接機器人廣泛應(yīng)用于汽車消聲器的焊接生產(chǎn)中，提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率已經(jīng)勢在必行。

4 機器人的類型

滿足汽車消聲器焊接生產(chǎn)線要求的機器人類型有很多種。

4.1 專用直角坐標系形式的機器人

該專用機器人有RH，RL，RS3種類型，并具有3個自由度，由此可組成不同的功用和性能。

RH型為側(cè)面焊接機器人，被固定在底版上進行焊接;RL型為底層機器人，具有傳送設(shè)備功能;RS為頂部機器人，進行頂部作業(yè)。

4.2 6自由度機器人

6自由度機器人具有6個軸，每個軸的旋轉(zhuǎn)角度為180°～360°，高3m多，擴大了其工作范圍，并且6個自由度的運動由伺服電機控制各軸，實現(xiàn)全位置焊接，達到全柔性，適用各種車型汽車消聲器的焊接。因此，6自由度的機器人是汽車消聲器焊接生產(chǎn)線多元化的最佳選擇。6自由度的機器人的定位精度可達到±0.1mm以內(nèi)，并且重復(fù)定位精度高，因此焊接質(zhì)量極高，具有精度高，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，功能多及靈活性好等一系列的優(yōu)點，因而十分廣泛地應(yīng)用于汽車消聲器焊接生產(chǎn)線上。

5 焊接機器人在汽車消聲器焊接生產(chǎn)線中的應(yīng)用

在焊接車間，機器人能獨立完成工件的夾緊定位，可以完成工件的點焊、弧焊等工作。在工位上把工件、夾具等以機器人為中心軸線布置，以便機器人能完成多個工序，多件連續(xù)焊接，實現(xiàn)多品種、不同批量的生產(chǎn)自動化。

采用機器人使焊接生產(chǎn)線更具有多元化、自動化、使多種零部件可在同一條生產(chǎn)線上進行制造，實現(xiàn)多種型號混線生產(chǎn)。因此，焊接生產(chǎn)線必須很容易地因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和外形的改變而改變，具有較高的多元化。汽車消聲器焊接生產(chǎn)線適應(yīng)多品種生產(chǎn)及換型的需要，是汽車消聲器制造自動化的必然趨勢。

5.1 汽車消聲器自動焊接生產(chǎn)線的設(shè)計

為了實現(xiàn)生產(chǎn)線自動化，首先，重點是進行總體設(shè)計和設(shè)備的總體布置，簡化生產(chǎn)流程，使生產(chǎn)線具有較高的靈活性，適應(yīng)各種產(chǎn)品的生產(chǎn)條件。

機器人是成功建立一條自動化生產(chǎn)線的關(guān)鍵因素，也是生產(chǎn)線多元化化的主要手段。

5.2 焊接機器人的使用原則

在設(shè)計汽車消聲器自動焊接生產(chǎn)線時，應(yīng)該考慮以下原則:

①選擇與生產(chǎn)線最匹配的機器人;

②保證生產(chǎn)效率和質(zhì)量的前提下，選擇適當(dāng)?shù)妮S末端承受力;

③選擇操作范圍和技術(shù)性能參數(shù)能滿足工件焊接位置的機器人;

④經(jīng)過比較后選用各種運動更自由、靈活，性能價格比更高的機器人。

5.3 應(yīng)用實例

天津市神馳汽車零部件有限公司汽車消聲器生產(chǎn)線上采用了8臺6自由度的機器人，使焊接生產(chǎn)線更具有多元化，為以后產(chǎn)品換型、改造、混線生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。

總之，隨著汽車零部件工業(yè)的日益發(fā)展，必須進一步探索在保證高質(zhì)量、高效率的前提下，實現(xiàn)焊接生產(chǎn)線用最少的投資制造出盡可能多的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

6 結(jié)語

汽車消聲器焊接生產(chǎn)線必須具有多元化，才能通過少量改造和投資，節(jié)省人力、物力、財力，從而實現(xiàn)多種不同產(chǎn)品混線生產(chǎn)，提高企業(yè)工作效率，創(chuàng)造出更多的價值，開發(fā)出豐富的消聲器產(chǎn)品。采用機器人，可提高汽車消聲器焊接生產(chǎn)線的多元化，機器人是焊接生產(chǎn)線多元化的關(guān)鍵。機器人是實現(xiàn)焊接生產(chǎn)線多元化的最佳設(shè)備選擇。