谢卫佳
上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州545007
摘要：汽车需求量逐年增多，同时焊装操作的自动化水平随之提高，应用机器人焊接仿真技术，能够满足汽车自动焊装需要，继而提高生产效率。本文首先对机器人焊接仿真进行介绍，然后重点探究汽车焊装环节机器人焊接仿真技术具体应用，旨在为同行提供参考，大大提高汽车焊装自动化水平。
关键词：机器人；汽车焊装；焊接仿真
引言：近年来，我国汽车工业以迅猛之势发展，为保持汽车高效焊装态势，势必要灵活运用焊接机器人，并客观总结焊接仿真技术应用表现。从汽车批量生产角度来看，分析机器人焊接仿真在汽车焊装中应用技巧是十分必要的，这既能为汽车焊装实践提供理论指导，又能真正满足批量生产需求。
1.机器人焊接仿真基本介绍
焊接机器人系统主要由三部分组成，分别是机械系统、控制系统、手持操作器[1]。其中，机械系统在轴承载体作用下连接于机械手；控制系统受控于伺服电机；手持操作器主要用来焊接。基于ADAMS软件构建不同模型，经仿真分析得知模型不同之处。
1.1刚性体建模
仿真情景中，这类模型受外力作用发生形变的可能性较小，建模步骤总结为：ADAMS软件内输入刚体模型，接下来确定构件材料，并将约束副、连接构件、驱动函数一一对应，例如JOINT-9（约束副）对应连接构件为转动臂和摆臂，对应驱动函数为step（time,0,0,30d）。最后合理确定分析点，通过仿真分析了解各分析点驱动力矩变化情况，以力矩图形式直观表达，为伺服电机选择、机器人运动轨迹分析提供依据[2]。
1.2柔性体建模
从机器人高精度焊接角度来看，应将模型误差控制到最小，所以通过柔性体建模来取代部分刚性体。分析机器人大臂部位运动性能，首先形成MNF文件，接下来进行柔性体替换，最后仿真分析。相对比来看，柔性体建模往往能够达到机器人高精度运作要求。因此，汽车焊装人员要视情况构建机器人焊接仿真模型，将仿真技术优势最大限度发挥。
2.汽车焊装中机器人焊接仿真技术应用分析
2.1具体作用
机器人焊接仿真技术用于汽车焊装，焊装人员能够根据模型中机器人位移轨迹调整焊点位置，保证人工焊接便利性和高效性，这既能节省焊接时间，又能降低安全事故发生概率。对比于传统实体焊接模式，仿真技术减少了试错成本，一定程度上提高了汽车焊装效率。不仅如此，机器人焊接仿真技术适当调节生产节拍，在规避高难度操作姿势的同时，实现每4min成功焊接一台汽车[3]。焊接质量优化方面的具体表现总结为：焊接仿真操作在部件高精度接触方面提出严格要求，如板件与电极帽间误差甚微；焊接缺陷有效规避，一定程度上减少焊点数量失准、分流焊等问题；焊接参数自由调节，并且焊点位置准确度较高，机器人根据信息提示高效修磨、自动处理，实现高质量焊接要求。除此之外，同一机器人焊接仿真模型能够模拟不同车行生产场景，使机器人柔性化效用最大限度发挥，并且焊接与焊钳准确对应，满足小空间、高效率、高精确度焊装要求。换言之，机器人焊接仿真技术用于汽车焊装，使总拼工位不同车型共线生产成为现实。
2.2注意事项
机器人焊接仿真用于汽车焊装，应保证仿真结果真实性和可靠性，否则焊接仿真操作无意义可言，最终影响机器人自动化效果。
与此同时，高度重视机器人焊接安全性，经仿真分析全面排除安全风险，并做好信号检测、全过程监控工作，以此提升机器人自动化焊接水平。除此之外，在仿真分析环节注意观察焊接机器人稳定状态，尽可能减少故障问题，因为一旦发生故障，难以保证焊接准确性，进而影响汽车焊装质量。正常来说，插件、驱动器电路发生故障的概率较高，所以联用焊接仿真技术与传感器、监测装置，全过程了解焊接机器人运行情况，如果异常运行，那么警报提示自动发出，这时运维人员及时检查，争取在最短时间内恢复常态。
2.3应用表现
2.3.1应用于工件
机器人焊接仿真在汽车工件中应用，表现在焊接、夹持、搬运等方面。对于工件焊接，即通过仿真情景模拟完成电焊、弧焊，以及多种焊接工艺的焊接任务。由于焊接操作对人体危害较大，所以推广机器人自动焊接模式具有必要性和可行性。再加上，仿真技术能够及时纠偏，真正满足高精度、高效率焊接需求。模拟工件夹持情境时，全过程了解焊接机器人夹持工件的运动轨迹，并直观了解焊钳姿势，一旦发现不当之处，及时调节仿真参数，实现高精度定位和自动输运。从某种程度上来看，这能减轻焊装工作者的工作强度，并且失误率大大降低，这对汽车自动焊装水平提升有促进意义。工件搬运场景仿真分析，这一环节涉及工件输运，在这一过程中需要叉车工具协配，完成工件在指定位置输运任务，以此提高生产效率。
2.3.2应用于减震器
在减震器焊装方面使用机器人焊接仿真技术，通过观察图示内容了解汽车平稳度，间接反映汽车减震器焊装质量，视情况调节减震器部件，直到图示信息达到标准化要求。仿真分析期间应注意相关事项，即事先获知驾驶者需求，并全面了解减震器用途，根据设计要求完成高精度焊接、焊装操作。此外，根据仿真信息变化情况适当改进焊装工艺，并合理布置焊接系统，将汽车减震器效能最大限度发挥，满足汽车驾驶者舒适驾驶需求。一般来说，二氧化碳焊接工艺适用性较强，这项工艺需要多个焊接机器人协调配合，保证焊接系统稳定性和安全性，从整体上提高汽车焊装效率和质量。仿真分析阶段，全面并真实记录行车平稳性、舒适性的相关信息，一旦实际信息与规定信息发生偏离，则焊接工艺、焊装工位适当调节，使汽车减震器性能常态化。
2.3.3应用于焊接系统
机器人焊接仿真为自动化操控奠定基础，汽车焊装活动开始后，针对机器人工作范围、焊接角度精准设置，最后机器人根据指令提示重复执行系列化动作。当汽车焊装设计要求改变后，工作人员针对仿真场景重新调整，并进行仿真模拟，使焊装质量和效率得到保证。焊装系统仿真模拟任务完成后，汽车焊装效率显著提高，一定程度上能够扩大汽车制造规模。
2.3.4应用于焊缝检测
汽车焊装操作应确保质量，所以焊缝检测环节有效使用机器人焊接仿真十分必要。具体来说，通过仿真模拟全面检查车身焊缝，由于焊缝检测工作复杂多变，并且这项工作对工作人员专业技能和综合素质提出较高挑战，所以实施仿真模拟能够满足自动检测要求，还能减小检测误差。正是因为机器人焊接仿真具有较强适用性，所以能为汽车焊缝检测作业提供可靠的技术支持，这对汽车自动焊装起到推动作用，并能全面保证汽车质量。
结论：综上所述，新时期下，汽车焊装要求逐渐提高，应用机器人焊接仿真模式辅助焊装作业，能够保证机器人焊接可靠性和安全性，继而焊装质量和效率同步提升。对比于人工焊接模式，机器人焊接操作更能符合智能时代发展需要，并且汽车制造业实现经济效益和社会效益双赢。放眼长远，大范围推广机器人焊接仿真技术，能为应用领域持续发展、有序运作提供推动力，最终促进社会进步。
参考文献：
[1]安琪.焊接机器人在汽车焊装领域中的应用思考[J].中国设备工程,2020(06):19-21.
[2]王立忠.工业机器人焊接生产线的设计及研究[J].内燃机与配件,2020(05):234-235.
[3]杨丽华.一种焊接机器人的仿真分析[J].装备制造技术,2019(09):94-96.
作者简介：谢卫佳（1989年，8月），性别:男，民族:汉族，籍贯:云南临沧，车身SE工程师/助理工程师，学历:本科，研究方向:车身工艺相关。