汽车座椅骨架自动焊接系统的设计

温栋昊

（1长城汽车股份有限公司技术中心，河北保定071000；2河北省汽车工程技术研究中心，河北保定071000）

摘要：随着我国汽车行业发展速度的不断提升，当前汽车座椅骨架的自动化焊接系统设计也逐渐成为自动化设备设计与制造企业竞相研发的重点。立足于焊接系统设计现状，本文首先分析了自动化焊接工艺的一般流程，其次对柔性焊接组合工装夹具的设计理念进行了分析与论述，最后结合上述内容对于机器人自动焊接参数的调节提出了新的建议，希望能够为自动焊接系统在汽车座椅骨架中的有效应用创设条件。

关键词：汽车座椅骨架；自动焊接系统；设计策略

随着人们物质生活水平的不断提升，当前我国汽车消费市场的需求总量明显加大，各大汽车企业整车以及零配件制造企业都迎来了发展的新机遇。在汽车的零部件制造当中，汽车座椅骨架的设计与焊接作为一个重要的组成部分，不但涉及汽车驾驶者的行驶安全性与舒适性，更是整个汽车安全性处理中的核心环节。为了更好地控制焊接水平，提升焊接质量，本文首先就自动焊接工艺的一般流程分析如下。

一、自动焊接工艺流程分析

从构成上来看，汽车座椅的骨架主要包括了管件框架以及支撑板，其中焊缝的处理主要包括直线焊缝、点状焊缝等类型。从材质上来看，待焊的工件主要由碳钢材质组成，厚度约为3mm左右，考虑到生产规模与成本控制等方面的问题，焊接过程中大多会选择二氧化碳气体保护焊，这是由于二氧化碳气体保护焊有设备简单、焊接速度较快且细节处理能力较强的优势，适合实现多位置焊接操作。除此之外，利用机器人进行频繁的起弧和收弧会涉及空间焊缝的处理问题。因此在处理过程中，焊件的变形量往往需要加以控制，否则会影响到整体的安装精度，进而影响安装环节。

一般来说，自动焊接系统的构成主要包括了配套焊接系统、焊接机器人以及控制系统，另外还需要特殊的柔性焊接组合工装夹具予以配合。在焊接过程中，首先将待焊工件使用柔性焊接组合的工装夹具予以固定，然后使用机器人按照设计好的运动轨迹进行焊接，同时完成焊缝的处理工作。在处理过程中，需要多个工位轮换作业，以此来提升处理的效率。其中，由于设备的整体自动化水平问题，可能会需要操作人员对工件进行装卸。这样一来就要安排好操作人员的工作顺序，与焊接机器人的编程配合好，最终实现更高的焊接效率与焊缝处理质量。

二、柔性焊接组合工装夹具设计

柔性焊接组合工装夹具的设计是整个自动焊接系统的核心。机器人焊接系统的设计较为完整，其并不需要操作者予以大量的研究与关注，只要设计好参数使用即可。而柔性焊接组合的工装夹具设计水平却决定了焊接过程中的稳定性，其同时也会影响到机器人焊接过程中的精准度。一般来说，根据使用功能不同，柔型组合夹具包括支撑件、调整件、压紧件以及组合件等不同的组合形式。座椅骨架的工装组合夹具设计过程中，首先要对样品的图纸进行审查，包括焊接的工艺要求、压紧方式以及焊缝的详细位置都要进行计算，在焊缝位置设置过程中不可过分关注理论的计算结果，也要与实际经验相结合，尽量保持焊缝朝上，防止影响焊枪伸缩的灵活性。其次，在设计过程中要做好工件装卡顺序的设计工作，防止后续操作过程中影响操作的流畅性。最后，为了防止工件在焊接过程中变形，需要加强工件定位点的设置，包括调整垫片的位置以及选择符合焊接要求的工件夹具类型，设置相应的升降装置，最终完成夹具的设计与制作。

三、机器人自动焊接参数的调节与编程

机器人自动焊接参数的调节与编程也是汽车座椅骨架自动焊接系统设计的重点之一。首先，应根据企业的实际情况选择焊接机器人。本文选择的是OTC的AII6型及其人，该焊接机器人的自由度较多，焊接电源要求不高，整体功耗合理且精度符合焊接技术标准，因此选择该机器人作为焊接系统的组成部分。在对该机器人的控制系统进行设计之前，需要将其连接到各个操作工位的操作箱上，根据相关指示完成工位数的登录与计划，同时分配好各个工位的作业程序，再做好操作箱的启动与预约，从而实现多工位协调工作的效果。其次，对机器人进行线路调节，将通讯线与焊接电源进行连接后，在机器人控制系统中对数据进行调节，对一些不同的焊缝焊接电流、速度控制以及电压模拟等内容，都要进行大量的尝试，确定出最佳的焊接路线，然后再进行微调即可完成。在调节过程中，要注意提前送气时间以及回烧时间的设计，这些内容会对机器人的自动焊接效果产生较大的影响。最后，工件的焊缝处理需要经历起弧、焊接以及收弧三个阶段，三个部分都要独立变成，要确定起弧与收弧阶段的电流参数与电压参数的稳定性。在焊接过程中，为了确保焊接速度的合理性，电压要设置得尽可能均匀，以19V为例，焊接电流可以设置为100A，速度为30cm/min，这样一来收弧阶段的电流可以设置为90A，电压为19V，回烧设计为0.3S即可。在对焊枪进行调节的过程中，可以根据焊接的伸长量进行适当调节，保持焊枪在对焊接点进行移动的过程中适当倾斜，以0~10°为佳，最好不要超过15°，从而确保气体保护效果良好，提升焊缝质量，确保产品品质符合整车安装标准。

总结

综上所述，随着我国汽车座椅焊接质量的不断提升，当前自动焊接系统在座椅骨架焊接中的应用也变得越来越广泛。从客观上来看，系统焊接不但可以保持良好的表面粗糙度，而且可以降低劳动成本，提升工作效率，最终满足各大整车装配厂对于座椅安装的一般需求。目前我国的工业机器人自动焊接系统的柔性化设计水平完全达到了座椅骨架焊接的一般要求，只需要做好工装夹具的设计与优化就可以实现产品革新，从而降低换代周期与投资，提升行业发展的适应性。本文也着重对焊接参数以及编程环节进行了介绍，希望能够为我国汽车座椅焊接工作提供新的思路。

参考文献

[1]许家忠,张宇,尤波,李东洁,付伟.海洋平台桩管自动焊接系统研制[J].哈尔滨理工大学学报,2017,22(06):67-71.

[2]李坤全,邵凤翔.壳体自动激光填丝焊接系统设计[J].热加工工艺,2017,46(07):240-242+245.

[3]陈家河,冯曰海,强伟,王克鸿.中厚板铝合金双面双TIG弧机器人自动焊接系统研究[J].机械制造与自动化,2017,46(01):156-159.

[4]覃南强,周舟.汽车座椅骨架自动焊接系统的设计[J].科技视界,2016(02):294-295.

[5]张峰.自动焊接系统在汽车车身焊接生产中的应用[J].科技创新导报,2013(06):94-96.

作者简介：温栋昊（1989年10月—），男，满族，辽宁省丹东市人，本科学历，现就职于长城汽车内外饰研究院座椅开发中心助理工程师。