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焊接设备/切割机 |
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柔性焊接设备缔造卓越品质 |
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作者：广州本田汽车有限公司 李陆华 来源：汽车制造业 |
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随着汽车价格日益与国际市场接轨，车型设计增多及上市的周期逐渐缩短，对生产线设备提出了更高的挑战。同时，为提高汽车制造中的焊接效率，焊接技术的发展也要以追求效率最大化为目的。要实现高效焊接必须确保焊接生产涉及的每个环节都要高效，不仅需要高效的焊接设备、焊接材料、焊接方法以及自动化装置，还需要高效的辅助装备及高效的检测手段。
本文针对焊接车间手工焊接线设备，具体探讨如何提高柔性满足多种车型共线生产的要求，监控多种车型、多种焊接参数，保证所选择的焊接电流、焊接时间、机械压力与生产车型所需的参数相匹配，同时实现焊接参数可视化管理，从而打造出卓越的车身品质。汽车厂家为提高车身刚性、保护驾驶者的安全，越来越多的将高强度钢板应用于中高档车身中。由于高强度钢板具有刚性大、电阻大、导热性差且焊接时参数与低碳钢完全不同的特点，高强度钢材的应用对焊接设备提出了更高的要求。同时，由于悬挂点焊机系统只有一种压力，却要满足多种车型共线生产的要求，在焊接高强度钢板和低碳钢板时就面临着焊枪电极压紧力不足或是过大的问题。
目前系统结构特点
1. 机械装置
点焊机系统由机械装置、供电装置、控制装置三大部分组成。点焊机为了适应焊接工艺要求，加压机构（焊钳）采用了双行程快速气压传动机构，通过切换行程控制手柄改变焊钳开口度，可分为大开和小开来满足焊接操作要求。通常状态为焊钳短行程张开，当把控制按钮切换到“通电”位置,扣动手柄开关则焊钳夹紧加压，同时电流在控制系统控制下完成一个焊接周期后恢复到短行程张开状态。
2. 供电装置
主电力电路由电阻焊变压器、可控硅单元、主电力开关、焊接回路等组成。目前，我们采用的焊接设备是功率200kVA、次级输出电压20V的单相工频交流电阻焊机。由于多种车型共线生产，焊钳要焊接高强度钢板和低碳钢薄板，焊钳枪臂要传递较大的机械力和焊接电流，因此焊钳的强度、刚度、发热要满足一定要求，并且要具有良好的导电和导热性，同时要求焊钳采用通水冷却，所以选择焊钳电极臂能够承受400kg压力的新型焊钳。
3. 控制装置
控制装置主要提供信号控制电阻焊机动作接通和切断焊接电流，控制焊接电流值，进行故障监测和处理。
新系统构成思路
多种车型在同一条生产线上批量生产过程中，如需要进行车型的切换，工装夹具、设备焊接工艺参数也必须进行相应切换。对于手工焊接线悬挂点焊机而言，保证车身焊接品质、使焊接参数与生产车型相匹配、有效避免因车型切换过程中焊机控制器所设定的焊接参数没有切换这类问题至关重要。由于每种车型都有大量的工装夹具，并且许多不同车型相同部位零件的夹具非常相似，因此极容易被混淆。同时，不仅不同车型的板材性能和板材厚度不同，其所采用的焊接参数也完全不同。针对这些问题，需要有效提高现场管理水平，降低检查工作强度。通过目视管理方法的直观性特点得到启发，采用不同色彩区分各种不同车型的工装夹具，各种车型的焊接参数也通过不同色彩直观地反映出来。当生产线批量生产某一种车型，现场管理者能非常直观地判断出所选用的工装夹具和焊接参数是否正确。
焊机系统改造实例
通过分析焊枪控制系统原理，在I/O电路接口处增加外扩信号，改造中我们采用了同轴多层万能选择开关。一组信号用于选择所设定的焊接参数，另一组信号用于灯塔信号灯显示。在手工焊接生产线上，当批量生产某一车型时，灯塔信号灯将是同一种色彩。这样现场管理人员通过灯塔的颜色就能判断出工人所选择的焊接参数是否与生产车型相匹配，操作者也方便自我检查，提高了班组现场管理水平，其具体效果如图1。
图1 改造后灯塔信号现场效果
程序转换定时器实现了电阻焊接循环中各程序段时间调整。可编程多功能点焊控制器的特点包括：恒电流、恒电压、2种控制功能、具有电流阶梯上升功能可补偿焊接电流的变化，能够实现故障自诊断功能等。
由于悬挂焊机气动控制系统只提供一种气源压力给焊枪，导致焊枪在焊接不同板材配合时只能提供一种压紧力进行焊接。在相同压力下，高强度钢板的配合面间隙大于普通低碳钢板，导致焊接部位产生飞溅，飞溅带走大量的热量和焊核金属，使形核难度增加，从而降低焊接强度。针对目前共线生产的4种车型中高档车大量采用大压力、低碳钢板，我们采用小压力提供给焊枪进行焊接，并对焊机气动控制系统进行改造（如图2）。
图2 焊机气动控制系统的改造
虽然焊机系统实现了输出多种压力的功能，但如何控制和使用这两种压力使焊接品质达到最佳成为我们面对的难题。由于对集成控制系统缺乏足够的资料，在焊机主板上改造难度较大。经过不懈努力，我们最终找到突破口，在焊机控制系统的I/O回路中增加一组车型选择信号，该信号显示不同车型并且点亮不同颜色的灯，其具体电路原理如图3。
图3 焊机控制系统改造原理图
在焊机外扩展电路中，将灯塔上的车型灯信号采集入控制电路系统。该车型信号通过继电器的逻辑组合来完成所需要的功能。在改造中，由于控制系统的电源与车型监视器灯塔的电源类型不一致，不能将采集到的车型信号直接给外扩增加的I/O电路用以控制电磁阀，而是通过中间继电器的触点提供直流（DC24V）电源来控制电磁阀，并提供气源压力给焊枪进行焊接。当车型选择开关旋置雅阁或是奥德赛车型时，扩展电路将该信号采入新增的I/O逻辑电路中控制电磁阀（valve1）得电导通，气源将大压力提供给焊枪进行焊接。当车型选择开关旋置思迪或是飞度车型时，电磁阀（valve2）得电导通，气源将小压力提供给焊枪进行焊接。
为了满足广州本田不断发展的需要，我们不断努力提高焊接生产线设备的柔性，实现高效率、高产出，以确保制造的车身达到高精度要求。手工悬挂焊枪经过改造后，不仅扩展了功能、增强了操作性，对操作者也更加安全简捷，提高了现场工作的管理水平。悬挂焊机通过改造，不仅满足了多种车型共线生产的要求，而且使车身焊接强度提高。(end)
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(10/9/2008) |
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