机器人焊接技术在汽车行业的应用
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机器人焊接技术在汽车 行业的应用
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2020/11/18
机器人焊接技术在汽车行业的应用
生产能力的柔性和弹性，工业机器人在车身焊接中得到了 广泛应用。本文结合实例介绍了点焊机器人和弧焊机器人 系统在车身焊接中的应用。OFwe
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机器人焊接技术在汽车行业的应用
ek机器人网讯：随着汽车制造业对焊接精度和速度等指标 提出的要求越来越高，以及用户个性化需求的日益加强， 为了满足多车型、多批次的市场需
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人及焊枪的选型及电控设计。具体内容包括：机器人系统 设计参数包括有效载荷、轴数、各轴的自由度范围及控制 系统等。机器人工作范围及姿态，充
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分考虑车身形式和弧焊点位置、夹具形式。通过3D设计模 型仿真模拟干涉危险点的焊接，对焊枪及夹具的形状、机 器人操作位置等进行反复修改，确
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、铆接、机械连接以及胶接等工艺连接成的复杂薄板结构 件。由于白车身所涉及的零件多、工艺复杂且设备类型繁 多，因此车身规划对焊接工艺、装焊
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夹具、质量控制以及维护保养等都有较高的要求。本文结 合实例重点介绍了点焊机器人系统和弧焊机器人系统在车 身焊接中的应用。【点焊机器人系统
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由于采用一体化焊钳，变压器必须尽量小型化，提高机器 人有效负载。对于容量较大的变压器，已开始采用中频逆 变技术：把50Hz工频交流变为6
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00～1000Hz交流再整流，使变压器体积减少、减轻。气动 焊钳电极组件形式上与手工焊接焊钳基本相似，完成与工 件接触及通电焊接作用，为
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服控制器发出指令，控制伺服电动机按照既定速度、位移 进给，形成对电极位移与速度的精确控制，脉冲数目与频 率决定电极位移与速度，电动机转矩
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决定电极压力。伺服焊枪具有增强诊断及监控、简化焊钳 设计、提高柔性、降低维修率、提高运行时间及减少生产 成本（耗气/备件/省电）等特点，
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降低维护改造成本，焊钳组件有模块化的趋势。点焊机器 人动作稳定可靠，重复精度高，可代替人的繁重体力劳动， 并且提高了焊接质量，提高了生产
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线柔性。2009年，上汽乘用车公司南京基地新建10万辆荣 威350系列轿车AP11焊接生产线。该线从日本FANUC公司引 进49台六轴气
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钢板和多层板材的焊接，以适应汽车轻量化与车身防撞安 全不断提高的要求。伺服点焊机器人系统包括机器人本体、 机器人控制器、中频点焊控制器、
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自动电极修磨机和伺服点焊钳等。伺服焊枪的优点是传统 气动焊机无法比拟的，其最大的特点是以伺服装置代替气 动装置，按照预先编制的程序，由伺
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，以此调整各部分的相对尺寸达到最佳。工艺时序设计， 控制流程图设计。弧焊机器人工作站的设备构成包括弧焊 机器人、机器人控制器、焊机、清枪
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系统、输送系统、焊接夹具、排烟除尘设备、安全防护网、 弧光遮挡帘和水电气单元等。上汽乘用车公司南京基地荣 威350/MG5车型生产线采用
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定方案再进行可行性论证及设计修正。确定机器人的高度 及与前后左右距离，确保所有弧焊点机器人焊枪可达。进 行优化设计最可靠的方法是通过机器
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人仿真软件模拟实际的焊接工作，具体方法是加入工位夹 具、工件及焊枪的3D模型，在虚拟环境进行工作站的装配 和调试，路径模拟，发现是否干涉
再见，see you again
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2020/11/18
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了4台日本FANUC公司的弧焊机器人及奥地利Fronius公司先 进的CMT焊机系统（具备“冷”金属过渡焊接技术）。 CMT焊接技术系统
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的特点是：作为完全的“冷”技术，近乎无电流状态下的 熔滴过渡，低热输入量；能够进行薄板/超薄板焊接；确保 无飞溅过渡，减少了焊后清理工作
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好地控制加压；更快地更改焊接压力，其压力调节速度可 达200kgf/cycle（98N/ms）；能够很好地避免和抑制飞溅， 有效保证和提
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高焊接质量；焊接完成信号发出后可更快打开焊钳；减少 电极更换及修磨时间；换枪、电极修磨及更换后快速标定。 （2）提高焊接质量软接触可实现
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】车身点焊的质量直接影响着汽车车身强度和使用安全性。 点焊设备因易于机械化、成本较低廉、技术成熟且配套设 施完善，在汽车车身的生产中应用
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得最为广泛。现在，点焊焊接过程完全自动化已成为趋势， 机器人点焊系统已得到广泛应用，正逐步取代手工点焊。 1．气动点焊机器人系统气动点焊
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系统作为一个灵活、独立的焊接加工单元给大批量、高效 率和高质量进行流水线的汽车制造提供了有利保障，让高 柔性化的短时弹性生产也成为可能。
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
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动点焊机器人，应用在工艺要求较高的车身下车体总成焊 接工位、侧围总成及车身本体的装配焊接上。在成功新建 AP11主线后，上汽乘用车公司南
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京基地于2011年在AP11基础上建设MG5车型生产线时，再 次引进引进日本FANUC公司的10台点焊机器人，用于6万辆 生产能力的AP
PPT文档演Βιβλιοθήκη 板机器人焊接技术在汽车行业的应用
12主线上，应用在工艺质量要求较高的车身下车体总成焊 接工位、侧围部件、侧围总成及车身本体的装配焊接上。 与原AP11主线不同的是，建设
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投产的AP12主焊线与AP11线实现设备全部共用，充分满足 了柔性混线生产的需求，实现了短时切换或无需切换的全 柔性生产模式。为节省建设
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成本及场地，我们将生产线多数工位上的一台机器人改造 为可带两把以上焊钳或抓手工具，通过采用自动工具交换 装置可快速进行焊钳间的切换。2．
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伺服点焊机器人系统为实现更高的焊接质量并满足性能要 求，AP12线还引进采用了新型中频点焊伺服焊枪控制技术。 此系统可满足高强/超高强度
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将是未来汽车装配生产线上应用的主要设备。其中频点焊 的质量和效率均远高于工频焊接，主要表现在以下几方面： （1）减少生产节拍机器人与焊钳
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同步协调运动，大大提高了生产节拍，使焊点间及障碍物 的跳转路径最小化；可随意缩短电极开口减小关闭焊钳时 间；焊接开始信号发出后可更快、更
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极少的产品冲击，还可以减小噪声；高精确度的可重复性 加压；焊接中精确恒压控制；焊接过程中压力可实现调整； 更稳定的电极管理及控制等。相对
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气动焊枪，伺服焊枪的渐进和预压过程是影响焊接效率的 两个关键阶段。可编程电极行程和速度可以缩短同一工位 上多个焊点的渐进时间，也可以提高
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提高，车身焊装线的生产能力大大提升。图2气动焊枪和伺 服焊枪在焊接过程中电极力的变化气动焊机和伺服焊枪的 预压时间对比弧焊机器人系统汽车
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车身结构的特点决定了车身制造离不开弧焊技术。传统手 工弧焊焊接时的火花及烟雾对人体造成危害较大，工作环 境恶劣，且对工人技能要求更高，焊
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求，提高车身车间生产能力的柔性和弹性，工业机器人在 车身焊接中得到了广泛应用。本文结合实例介绍了点焊机 器人和弧焊机器人系统在车身焊接中
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的应用。轿车车身的结构和工艺在很大程度上决定了乘车 的安全系数。车身本体是由十几个大总成和数百个薄板冲 压件，经点焊、弧焊、激光焊、钎焊
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焊接生产率。以预压为例进行分析，图2所示为气动焊枪和 伺服焊枪在焊接过程中电极力的变化，假定达到设定预压 力，电极力将保持恒定。如表所示
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，伺服焊枪焊接的一个焊点可节省0.44s，以一台轿车约 3500～5000个焊点为例，将节省26～37min的焊接时间， 生产率得到极大
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缝质量一致性差，波动也较大。特别是汽车的重要结构安 全件，其焊接质量对汽车的安全性起着决定性的作用，因 此整车厂有逐步采用自动化弧焊机器
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人替代手工方式的趋势。图3弧焊机器人系统对车身弧焊机 器人工作站的设计规划应首先考虑是否满足生产纲领、工 作站的柔性和焊接质量，以及机器
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机器人系统包括机器人本体、机器人控制器、点焊控制器、 自动电极修磨机、气动点焊钳和水气供应的水气控制单元 等，如图1所示。图1气动点焊机
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器人系统气动焊钳作为点焊机器人的执行机构，目前普遍 采用了一体化焊钳，就是焊接变压器装在焊钳后面，减少 了二次电缆的损失，提高焊接质量。
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；引弧可靠，良好的搭桥能力使得焊接过程操作容易；焊 接过程送丝稳定，焊接工艺专家数据库化，简化缩短工艺 调试过程等。结语作为一种大众商品
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，人们对轿车的要求不仅是美观舒适，而且还要结实耐用。 这就要求白车身既要有足够的焊接强度，又要有合格的外 观质量。点焊机器人和弧焊机器人
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生产能力的柔性和弹性，工业机器人在车身焊接中得到了 广泛应用。本文结合实例介绍了点焊机器人和弧焊机器人 系统在车身焊接中的应用。OFwe
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人及焊枪的选型及电控设计。具体内容包括：机器人系统 设计参数包括有效载荷、轴数、各轴的自由度范围及控制 系统等。机器人工作范围及姿态，充
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分考虑车身形式和弧焊点位置、夹具形式。通过3D设计模 型仿真模拟干涉危险点的焊接，对焊枪及夹具的形状、机 器人操作位置等进行反复修改，确
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、铆接、机械连接以及胶接等工艺连接成的复杂薄板结构 件。由于白车身所涉及的零件多、工艺复杂且设备类型繁 多，因此车身规划对焊接工艺、装焊
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夹具、质量控制以及维护保养等都有较高的要求。本文结 合实例重点介绍了点焊机器人系统和弧焊机器人系统在车 身焊接中的应用。【点焊机器人系统
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由于采用一体化焊钳，变压器必须尽量小型化，提高机器 人有效负载。对于容量较大的变压器，已开始采用中频逆 变技术：把50Hz工频交流变为6
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00～1000Hz交流再整流，使变压器体积减少、减轻。气动 焊钳电极组件形式上与手工焊接焊钳基本相似，完成与工 件接触及通电焊接作用，为
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服控制器发出指令，控制伺服电动机按照既定速度、位移 进给，形成对电极位移与速度的精确控制，脉冲数目与频 率决定电极位移与速度，电动机转矩
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决定电极压力。伺服焊枪具有增强诊断及监控、简化焊钳 设计、提高柔性、降低维修率、提高运行时间及减少生产 成本（耗气/备件/省电）等特点，
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降低维护改造成本，焊钳组件有模块化的趋势。点焊机器 人动作稳定可靠，重复精度高，可代替人的繁重体力劳动， 并且提高了焊接质量，提高了生产
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机器人焊接技术在汽车行业的应用
线柔性。2009年，上汽乘用车公司南京基地新建10万辆荣 威350系列轿车AP11焊接生产线。该线从日本FANUC公司引 进49台六轴气
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钢板和多层板材的焊接，以适应汽车轻量化与车身防撞安 全不断提高的要求。伺服点焊机器人系统包括机器人本体、 机器人控制器、中频点焊控制器、
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自动电极修磨机和伺服点焊钳等。伺服焊枪的优点是传统 气动焊机无法比拟的，其最大的特点是以伺服装置代替气 动装置，按照预先编制的程序，由伺
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，以此调整各部分的相对尺寸达到最佳。工艺时序设计， 控制流程图设计。弧焊机器人工作站的设备构成包括弧焊 机器人、机器人控制器、焊机、清枪
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系统、输送系统、焊接夹具、排烟除尘设备、安全防护网、 弧光遮挡帘和水电气单元等。上汽乘用车公司南京基地荣 威350/MG5车型生产线采用
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定方案再进行可行性论证及设计修正。确定机器人的高度 及与前后左右距离，确保所有弧焊点机器人焊枪可达。进 行优化设计最可靠的方法是通过机器
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人仿真软件模拟实际的焊接工作，具体方法是加入工位夹 具、工件及焊枪的3D模型，在虚拟环境进行工作站的装配 和调试，路径模拟，发现是否干涉
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了4台日本FANUC公司的弧焊机器人及奥地利Fronius公司先 进的CMT焊机系统（具备“冷”金属过渡焊接技术）。 CMT焊接技术系统
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的特点是：作为完全的“冷”技术，近乎无电流状态下的 熔滴过渡，低热输入量；能够进行薄板/超薄板焊接；确保 无飞溅过渡，减少了焊后清理工作
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好地控制加压；更快地更改焊接压力，其压力调节速度可 达200kgf/cycle（98N/ms）；能够很好地避免和抑制飞溅， 有效保证和提
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高焊接质量；焊接完成信号发出后可更快打开焊钳；减少 电极更换及修磨时间；换枪、电极修磨及更换后快速标定。 （2）提高焊接质量软接触可实现
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】车身点焊的质量直接影响着汽车车身强度和使用安全性。 点焊设备因易于机械化、成本较低廉、技术成熟且配套设 施完善，在汽车车身的生产中应用
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得最为广泛。现在，点焊焊接过程完全自动化已成为趋势， 机器人点焊系统已得到广泛应用，正逐步取代手工点焊。 1．气动点焊机器人系统气动点焊
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系统作为一个灵活、独立的焊接加工单元给大批量、高效 率和高质量进行流水线的汽车制造提供了有利保障，让高 柔性化的短时弹性生产也成为可能。
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3rew
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动点焊机器人，应用在工艺要求较高的车身下车体总成焊 接工位、侧围总成及车身本体的装配焊接上。在成功新建 AP11主线后，上汽乘用车公司南
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京基地于2011年在AP11基础上建设MG5车型生产线时，再 次引进引进日本FANUC公司的10台点焊机器人，用于6万辆 生产能力的AP
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12主线上，应用在工艺质量要求较高的车身下车体总成焊 接工位、侧围部件、侧围总成及车身本体的装配焊接上。 与原AP11主线不同的是，建设
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投产的AP12主焊线与AP11线实现设备全部共用，充分满足 了柔性混线生产的需求，实现了短时切换或无需切换的全 柔性生产模式。为节省建设
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成本及场地，我们将生产线多数工位上的一台机器人改造 为可带两把以上焊钳或抓手工具，通过采用自动工具交换 装置可快速进行焊钳间的切换。2．
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伺服点焊机器人系统为实现更高的焊接质量并满足性能要 求，AP12线还引进采用了新型中频点焊伺服焊枪控制技术。 此系统可满足高强/超高强度
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将是未来汽车装配生产线上应用的主要设备。其中频点焊 的质量和效率均远高于工频焊接，主要表现在以下几方面： （1）减少生产节拍机器人与焊钳
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同步协调运动，大大提高了生产节拍，使焊点间及障碍物 的跳转路径最小化；可随意缩短电极开口减小关闭焊钳时 间；焊接开始信号发出后可更快、更
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极少的产品冲击，还可以减小噪声；高精确度的可重复性 加压；焊接中精确恒压控制；焊接过程中压力可实现调整； 更稳定的电极管理及控制等。相对
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气动焊枪，伺服焊枪的渐进和预压过程是影响焊接效率的 两个关键阶段。可编程电极行程和速度可以缩短同一工位 上多个焊点的渐进时间，也可以提高
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提高，车身焊装线的生产能力大大提升。图2气动焊枪和伺 服焊枪在焊接过程中电极力的变化气动焊机和伺服焊枪的 预压时间对比弧焊机器人系统汽车
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车身结构的特点决定了车身制造离不开弧焊技术。传统手 工弧焊焊接时的火花及烟雾对人体造成危害较大，工作环 境恶劣，且对工人技能要求更高，焊
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求，提高车身车间生产能力的柔性和弹性，工业机器人在 车身焊接中得到了广泛应用。本文结合实例介绍了点焊机 器人和弧焊机器人系统在车身焊接中
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，伺服焊枪焊接的一个焊点可节省0.44s，以一台轿车约 3500～5000个焊点为例，将节省26～37min的焊接时间， 生产率得到极大
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缝质量一致性差，波动也较大。特别是汽车的重要结构安 全件，其焊接质量对汽车的安全性起着决定性的作用，因 此整车厂有逐步采用自动化弧焊机器
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人替代手工方式的趋势。图3弧焊机器人系统对车身弧焊机 器人工作站的设计规划应首先考虑是否满足生产纲领、工 作站的柔性和焊接质量，以及机器
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机器人系统包括机器人本体、机器人控制器、点焊控制器、 自动电极修磨机、气动点焊钳和水气供应的水气控制单元 等，如图1所示。图1气动点焊机
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器人系统气动焊钳作为点焊机器人的执行机构，目前普遍 采用了一体化焊钳，就是焊接变压器装在焊钳后面，减少 了二次电缆的损失，提高焊接质量。
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机器人焊接技术在汽车行业的应用
；引弧可靠，良好的搭桥能力使得焊接过程操作容易；焊 接过程送丝稳定，焊接工艺专家数据库化，简化缩短工艺 调试过程等。结语作为一种大众商品
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，人们对轿车的要求不仅是美观舒适，而且还要结实耐用。 这就要求白车身既要有足够的焊接强度，又要有合格的外 观质量。点焊机器人和弧焊机器人