柔性焊接設(shè)備締造卓越品質(zhì)

    隨著汽車價(jià)格日益與國際市場(chǎng)接軌，車型設(shè)計(jì)增多及上市的周期逐漸縮短，對(duì)生產(chǎn)線設(shè)備提出了更高的挑戰(zhàn)。同時(shí)，為提高汽車制造中的焊接效率，焊接技術(shù)的發(fā)展也要以追求效率最大化為目的。要實(shí)現(xiàn)高效焊接必須確保焊接生產(chǎn)涉及的每個(gè)環(huán)節(jié)都要高效，不僅需要高效的焊接設(shè)備、焊接材料、焊接方法以及自動(dòng)化裝置，還需要高效的輔助裝備及高效的檢測(cè)手段。
    本文針對(duì)焊接車間手工焊接線設(shè)備，具體探討如何提高柔性滿足多種車型共線生產(chǎn)的要求，監(jiān)控多種車型、多種焊接參數(shù)，保證所選擇的焊接電流、焊接時(shí)間、機(jī)械壓力與生產(chǎn)車型所需的參數(shù)相匹配，同時(shí)實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)可視化管理，從而打造出卓越的車身品質(zhì)。汽車廠家為提高車身剛性、保護(hù)駕駛者的安全，越來越多的將高強(qiáng)度鋼板應(yīng)用于中高檔車身中。由于高強(qiáng)度鋼板具有剛性大、電阻大、導(dǎo)熱性差且焊接時(shí)參數(shù)與低碳鋼完全不同的特點(diǎn)，高強(qiáng)度鋼材的應(yīng)用對(duì)焊接設(shè)備提出了更高的要求。同時(shí)，由于懸掛點(diǎn)焊機(jī)系統(tǒng)只有一種壓力，卻要滿足多種車型共線生產(chǎn)的要求，在焊接高強(qiáng)度鋼板和低碳鋼板時(shí)就面臨著焊槍電極壓緊力不足或是過大的問題。

目前系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1. 機(jī)械裝置
    點(diǎn)焊機(jī)系統(tǒng)由機(jī)械裝置、供電裝置、控制裝置三大部分組成。點(diǎn)焊機(jī)為了適應(yīng)焊接工藝要求，加壓機(jī)構(gòu)（焊鉗）采用了雙行程快速氣壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過切換行程控制手柄改變焊鉗開口度，可分為大開和小開來滿足焊接操作要求。通常狀態(tài)為焊鉗短行程張開，當(dāng)把控制按鈕切換到“通電”位置,扣動(dòng)手柄開關(guān)則焊鉗夾緊加壓，同時(shí)電流在控制系統(tǒng)控制下完成一個(gè)焊接周期后恢復(fù)到短行程張開狀態(tài)。
2. 供電裝置
    主電力電路由電阻焊變壓器、可控硅單元、主電力開關(guān)、焊接回路等組成。目前，我們采用的焊接設(shè)備是功率200kVA、次級(jí)輸出電壓20V的單相工頻交流電阻焊機(jī)。由于多種車型共線生產(chǎn)，焊鉗要焊接高強(qiáng)度鋼板和低碳鋼薄板，焊鉗槍臂要傳遞較大的機(jī)械力和焊接電流，因此焊鉗的強(qiáng)度、剛度、發(fā)熱要滿足一定要求，并且要具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性，同時(shí)要求焊鉗采用通水冷卻，所以選擇焊鉗電極臂能夠承受400kg壓力的新型焊鉗。
3. 控制裝置
    控制裝置主要提供信號(hào)控制電阻焊機(jī)動(dòng)作接通和切斷焊接電流，控制焊接電流值，進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)和處理。
新系統(tǒng)構(gòu)成思路
    多種車型在同一條生產(chǎn)線上批量生產(chǎn)過程中，如需要進(jìn)行車型的切換，工裝夾具、設(shè)備焊接工藝參數(shù)也必須進(jìn)行相應(yīng)切換。對(duì)于手工焊接線懸掛點(diǎn)焊機(jī)而言，保證車身焊接品質(zhì)、使焊接參數(shù)與生產(chǎn)車型相匹配、有效避免因車型切換過程中焊機(jī)控制器所設(shè)定的焊接參數(shù)沒有切換這類問題至關(guān)重要。由于每種車型都有大量的工裝夾具，并且許多不同車型相同部位零件的夾具非常相似，因此極容易被混淆。同時(shí)，不僅不同車型的板材性能和板材厚度不同，其所采用的焊接參數(shù)也完全不同。針對(duì)這些問題，需要有效提高現(xiàn)場(chǎng)管理水平，降低檢查工作強(qiáng)度。通過目視管理方法的直觀性特點(diǎn)得到啟發(fā)，采用不同色彩區(qū)分各種不同車型的工裝夾具，各種車型的焊接參數(shù)也通過不同色彩直觀地反映出來。當(dāng)生產(chǎn)線批量生產(chǎn)某一種車型，現(xiàn)場(chǎng)管理者能非常直觀地判斷出所選用的工裝夾具和焊接參數(shù)是否正確。
焊機(jī)系統(tǒng)改造實(shí)例
    通過分析焊槍控制系統(tǒng)原理，在I/O電路接口處增加外擴(kuò)信號(hào)，改造中我們采用了同軸多層萬能選擇開關(guān)。一組信號(hào)用于選擇所設(shè)定的焊接參數(shù)，另一組信號(hào)用于燈塔信號(hào)燈顯示。在手工焊接生產(chǎn)線上，當(dāng)批量生產(chǎn)某一車型時(shí)，燈塔信號(hào)燈將是同一種色彩。這樣現(xiàn)場(chǎng)管理人員通過燈塔的顏色就能判斷出工人所選擇的焊接參數(shù)是否與生產(chǎn)車型相匹配，操作者也方便自我檢查，提高了班組現(xiàn)場(chǎng)管理水平，其具體效果如圖1。

圖1 改造后燈塔信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)效果

    程序轉(zhuǎn)換定時(shí)器實(shí)現(xiàn)了電阻焊接循環(huán)中各程序段時(shí)間調(diào)整�？删幊潭喙δ茳c(diǎn)焊控制器的特點(diǎn)包括：恒電流、恒電壓、2種控制功能、具有電流階梯上升功能可補(bǔ)償焊接電流的變化，能夠?qū)崿F(xiàn)故障自診斷功能等。
    由于懸掛焊機(jī)氣動(dòng)控制系統(tǒng)只提供一種氣源壓力給焊槍，導(dǎo)致焊槍在焊接不同板材配合時(shí)只能提供一種壓緊力進(jìn)行焊接。在相同壓力下，高強(qiáng)度鋼板的配合面間隙大于普通低碳鋼板，導(dǎo)致焊接部位產(chǎn)生飛濺，飛濺帶走大量的熱量和焊核金屬，使形核難度增加，從而降低焊接強(qiáng)度。針對(duì)目前共線生產(chǎn)的4種車型中高檔車大量采用大壓力、低碳鋼板，我們采用小壓力提供給焊槍進(jìn)行焊接，并對(duì)焊機(jī)氣動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造（如圖2）。

圖2 焊機(jī)氣動(dòng)控制系統(tǒng)的改造

    雖然焊機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了輸出多種壓力的功能，但如何控制和使用這兩種壓力使焊接品質(zhì)達(dá)到最佳成為我們面對(duì)的難題。由于對(duì)集成控制系統(tǒng)缺乏足夠的資料，在焊機(jī)主板上改造難度較大。經(jīng)過不懈努力，我們最終找到突破口，在焊機(jī)控制系統(tǒng)的I/O回路中增加一組車型選擇信號(hào)，該信號(hào)顯示不同車型并且點(diǎn)亮不同顏色的燈，其具體電路原理如圖3。

圖3 焊機(jī)控制系統(tǒng)改造原理圖

    在焊機(jī)外擴(kuò)展電路中，將燈塔上的車型燈信號(hào)采集入控制電路系統(tǒng)。該車型信號(hào)通過繼電器的邏輯組合來完成所需要的功能。在改造中，由于控制系統(tǒng)的電源與車型監(jiān)視器燈塔的電源類型不一致，不能將采集到的車型信號(hào)直接給外擴(kuò)增加的I/O電路用以控制電磁閥，而是通過中間繼電器的觸點(diǎn)提供直流（DC24V）電源來控制電磁閥，并提供氣源壓力給焊槍進(jìn)行焊接。當(dāng)車型選擇開關(guān)旋置雅閣或是奧德賽車型時(shí)，擴(kuò)展電路將該信號(hào)采入新增的I/O邏輯電路中控制電磁閥（valve1）得電導(dǎo)通，氣源將大壓力提供給焊槍進(jìn)行焊接。當(dāng)車型選擇開關(guān)旋置思迪或是飛度車型時(shí)，電磁閥（valve2）得電導(dǎo)通，氣源將小壓力提供給焊槍進(jìn)行焊接。
    為了滿足廣州本田不斷發(fā)展的需要，我們不斷努力提高焊接生產(chǎn)線設(shè)備的柔性，實(shí)現(xiàn)高效率、高產(chǎn)出，以確保制造的車身達(dá)到高精度要求。手工懸掛焊槍經(jīng)過改造后，不僅擴(kuò)展了功能、增強(qiáng)了操作性，對(duì)操作者也更加安全簡(jiǎn)捷，提高了現(xiàn)場(chǎng)工作的管理水平。懸掛焊機(jī)通過改造，不僅滿足了多種車型共線生產(chǎn)的要求，而且使車身焊接強(qiáng)度提高。