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点焊设备在轿车车身制造上的应用

2020-08-17 14:53:45
梁新琼
原创
3761
点焊设备在轿车车身制造上的应用越来越广泛。尤其是在轿车车身制造上，许多生产厂家不仅大量使用了点焊设备，而且使用了由点焊设备组成的多工位焊装生产线，实现了车身焊接、装配中自动取放件、自动焊接、自动在线测量的功能，充分发挥了生产效率高、焊接质量好、使用成本低的优点。
一、点焊设备介绍
1 点焊原理
点焊 (spot welding) 的定义:将焊件装配成搭接接头，并压紧在两柱状电极之间，利用电阻热熔化母材金属、形成焊点的电阻焊方法。
点焊设备的工作原理：板件 (两层或三层、四层等) 由上、下电极头压紧后通电加热，在板件之间生成椭球状的熔化核心，切断电流后该核心冷凝而形成熔核，它便成为连接两工件的点状焊缝。
2 点焊设备的分类
点焊设备种类很多，有多种分类方法:

(1) 按供电方式不同分为:单面点焊和双面点焊

(2) 按一次形成焊点的数量分为:单点焊和多点焊

(3) 按机械结构分为四种基本类型:摇臂型、直压型、移动型和多点型


3 点焊设备的应用特点
轿车车身制造中，点焊设备主要应用于薄板焊接，将冲压成形的薄板结构的车身覆盖件在其工件搭接连接处利用电阻热熔化金属形成焊点，将焊件连为一体主要的点焊设备有三类:普通点焊机、自动多点焊 机和点焊

机器人。这三类点焊设备的适用场合和应用特点是:

(1) 普通点焊机
由操作工人手工操作点焊钳逐点对工件进行焊接，适用于各种场合、各类焊接对象 的通用点焊设备，是组成轿车焊装生产线的主要设备。应用特点:生产效率低，工人的劳动强度大，使用场合机动、灵活，还可以用

在补焊工位。
(2) 多点焊机
由安装在多种形式机架上的多把点焊枪同时焊接。应用特点:生产效率高，但使用不灵活。
(3) 点焊机器人
能模仿人工的动作、使用安装在机械手臂上的点焊钳对工件进行焊接。应用特点:生产效率高、柔性好、高智能，是组成焊装自动化生产线的基本单元。

二、点焊设备的现场应用
普通点焊机分为移动式点焊机和固定式点焊机
1移动式点焊机的应用
适用于焊接一些结构尺寸大、形状复杂、不便于移动的焊件和大型薄壁结构件。根据其结构不同，又分为悬挂式点焊机和便携式点焊机
(1) 悬挂式点焊机
按照结构形式可分为:分体式悬挂点焊机和整体式悬挂点焊机
分体式悬挂点焊机:主要由变压器、控制箱、电缆、焊钳组成。阻焊控制器与焊钳是分离的，焊接时变压器通过水冷电缆向焊钳输送焊接电流。
一台焊机可配备两把不同构造的焊钳，以适应不同形状产品的焊接，两焊钳可分别调节焊接参数，但是应避免同时使用两把焊钳。

整体式悬挂点焊机:阻焊控制器和焊钳连成一体，自动多点焊机整机结构紧凑、合理，节省使用空间、安装材料和动力管道，操作控制器方便


(2) 便携式点焊机 
又叫手提式点焊机，主要用于维修工作中的薄钢板焊接。阻焊变压器容量小，整个焊钳具有体积小、重量轻的优点

(3) 悬挂式点焊机的优缺点

①优点:操作灵活方便、焊钳形式多样。
②缺点:焊接回路长、阻抗大、功率因数低、功率损耗大;通水焊接电缆由于在大电流情况下频繁扭曲使用，使通水焊接电缆成为该类焊机的主要“耗材”
(4) 焊钳的选型原则
在生产应用上，要根据不同的工位和工件的焊点分布情况选择焊钳的型号，基本原则如下:
第一，选择焊钳的形式:X 形点焊钳用于点焊水平及接近水平位置的焊点 (电极的运动轨迹是圆弧形);C形点焊钳用于点焊垂直及接近垂直的焊点 (电极作直线运动);焊点距离制件的边缘超过300mm 的情形选择X形焊钳

;焊点距离制件的边缘小于300mm 的情形选择 X形、C 形均可。

第二，优先原则:对于可以采用 C 形和 X 形焊钳时，优先采用C 形焊钳。对于喉宽、喉深> 600mm 的焊钳，优先选择中频焊机作为焊接电源

第三，验证:根据工件和夹具的安装位置确定焊钳的喉宽、喉深等参数，并利用三维软件进行静态和动态模拟，避免出现干涉

2 固定式点焊机 。
俗称“凸焊”，是点焊的变种，主要用于焊接螺母，其焊接过程、原理和点焊相同。主要由变压器、控制箱、气缸、电极及箱体等组成。


3 自动多点焊机
自动多点焊机是为焊装特定工件设计、制造的专用焊接设备优点:生产效率高，适合大批量单品种生产，适用于焊装结构形状复杂、焊点密集、接头搭边小、操作困 难、焊接质量难以保证等因素的工件
缺点:设备投资大、专用性强，将逐步由焊接机器人和相应的工装夹具组合取代

三、点焊机器人

机器人是轿车车身制造中的最新技术，主要用于搬 运、焊接、涂敷和装配等工作

1 点焊机器人的构成由点焊机器人本体、控制装置、驱动单元等组成。

(1) 点焊机器人本体 由机座、手臂、手腕、机器人焊钳等组成。

(2) 控制装置由人操作启动、停机及示教的一种装置，一般由计算机控制系统、伺服驱动系统、电源装置及操作装置 (如操作面板、显示器、示教盒和操纵杆等) 组成

(3) 驱动单元 由驱动器、减速器及检测元件等组成

2 选用机器人的注意事项
(1) 点焊机器人实际可达到的工作空间应大于焊接所需的工作空间，该工作空间由焊点位置及其数量确定，需要用软件进行模拟，有时候要考虑机器人各轴的极限位置，只有通过现场的模拟操作才能确定
(2) 对于一个工位或者一个机器人单元来说:要考虑焊点数量、焊接时间、作业时间等因素，使点焊速度满足生产节拍的要求。
(3) 应选用内存容量大、示教功能全、控制精度高的点焊机器人。
(4) 按工件形状、焊缝位置等选用合适的机器人焊 钳，要考虑以下因素:
①确定焊钳的驱动方式，汽缸驱动还是伺服电机驱动。
②选择焊接变压器的种类:交流变压器还是逆变变压器。
③选择C 形或X 形焊钳。
④选择焊钳的喉宽和喉深等参数。
⑤提供机器人末端法兰盘的图样，以便与机器人焊钳配套，同时考虑焊钳的组装方式
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