柔性焊接設備締造卓越品質(zhì)

    隨著汽車價格日益與國際市場接軌，車型設計增多及上市的周期逐漸縮短，對生產(chǎn)線設備提出了更高的挑戰(zhàn)。同時，為提高汽車制造中的焊接效率，焊接技術的發(fā)展也要以追求效率最大化為目的。要實現(xiàn)高效焊接必須確保焊接生產(chǎn)涉及的每個環(huán)節(jié)都要高效，不僅需要高效的焊接設備、焊接材料、焊接方法以及自動化裝置，還需要高效的輔助裝備及高效的檢測手段。
    本文針對焊接車間手工焊接線設備，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、焊接時間、機械壓力與生產(chǎn)車型所需的參數(shù)相匹配，同時實現(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、保護駕駛者的安全，越來越多的將高強度鋼板應用于中高檔車身中。由于高強度鋼板具有剛性大、電阻大、導熱性差且焊接時參數(shù)與低碳鋼完全不同的特點，高強度鋼材的應用對焊接設備提出了更高的要求。同時，由于懸掛點焊機系統(tǒng)只有一種壓力，卻要滿足多種車型共線生產(chǎn)的要求，在焊接高強度鋼板和低碳鋼板時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
1. 機械裝置
    點焊機系統(tǒng)由機械裝置、供電裝置、控制裝置三大部分組成。點焊機為了適應焊接工藝要求，加壓機構(gòu)（焊鉗）采用了雙行程快速氣壓傳動機構(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，當把控制按鈕切換到“通電”位置,扣動手柄開關則焊鉗夾緊加壓，同時電流在控制系統(tǒng)控制下完成一個焊接周期后恢復到短行程張開狀態(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、焊接回路等組成。目前，我們采用的焊接設備是功率200kVA、次級輸出電壓20V的單相工頻交流電阻焊機。由于多種車型共線生產(chǎn)，焊鉗要焊接高強度鋼板和低碳鋼薄板，焊鉗槍臂要傳遞較大的機械力和焊接電流，因此焊鉗的強度、剛度、發(fā)熱要滿足一定要求，并且要具有良好的導電和導熱性，同時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控制電阻焊機動作接通和切斷焊接電流，控制焊接電流值，進行故障監(jiān)測和處理。
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，如需要進行車型的切換，工裝夾具、設備焊接工藝參數(shù)也必須進行相應切換。對于手工焊接線懸掛點焊機而言，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控制器所設定的焊接參數(shù)沒有切換這類問題至關重要。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，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。針對這些問題，需要有效提高現(xiàn)場管理水平，降低檢查工作強度。通過目視管理方法的直觀性特點得到啟發(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。當生產(chǎn)線批量生產(chǎn)某一種車型，現(xiàn)場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。
焊機系統(tǒng)改造實例
    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信號，改造中我們采用了同軸多層萬能選擇開關。一組信號用于選擇所設定的焊接參數(shù)，另一組信號用于燈塔信號燈顯示。在手工焊接生產(chǎn)線上，當批量生產(chǎn)某一車型時，燈塔信號燈將是同一種色彩。這樣現(xiàn)場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)場管理水平，其具體效果如圖1。

圖1 改造后燈塔信號現(xiàn)場效果

    程序轉(zhuǎn)換定時器實現(xiàn)了電阻焊接循環(huán)中各程序段時間調(diào)整�？删幊潭喙δ茳c焊控制器的特點包括：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。
    由于懸掛焊機氣動控制系統(tǒng)只提供一種氣源壓力給焊槍，導致焊槍在焊接不同板材配合時只能提供一種壓緊力進行焊接。在相同壓力下，高強度鋼板的配合面間隙大于普通低碳鋼板，導致焊接部位產(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，從而降低焊接強度。針對目前共線生產(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行焊接，并對焊機氣動控制系統(tǒng)進行改造（如圖2）。

圖2 焊機氣動控制系統(tǒng)的改造

    雖然焊機系統(tǒng)實現(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)達到最佳成為我們面對的難題。由于對集成控制系統(tǒng)缺乏足夠的資料，在焊機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，在焊機控制系統(tǒng)的I/O回路中增加一組車型選擇信號，該信號顯示不同車型并且點亮不同顏色的燈，其具體電路原理如圖3。

圖3 焊機控制系統(tǒng)改造原理圖

    在焊機外擴展電路中，將燈塔上的車型燈信號采集入控制電路系統(tǒng)。該車型信號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直接給外擴增加的I/O電路用以控制電磁閥，而是通過中間繼電器的觸點提供直流（DC24V）電源來控制電磁閥，并提供氣源壓力給焊槍進行焊接。當車型選擇開關旋置雅閣或是奧德賽車型時，擴展電路將該信號采入新增的I/O邏輯電路中控制電磁閥（valve1）得電導通，氣源將大壓力提供給焊槍進行焊接。當車型選擇開關旋置思迪或是飛度車型時，電磁閥（valve2）得電導通，氣源將小壓力提供給焊槍進行焊接。
    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)線設備的柔性，實現(xiàn)高效率、高產(chǎn)出，以確保制造的車身達到高精度要求。手工懸掛焊槍經(jīng)過改造后，不僅擴展了功能、增強了操作性，對操作者也更加安全簡捷，提高了現(xiàn)場工作的管理水平。懸掛焊機通過改造，不僅滿足了多種車型共線生產(chǎn)的要求，而且使車身焊接強度提高。