【正文】 白車身是東風(fēng)商用車公司新開發(fā)的中型載重車，目前已投放市場幾萬輛，在該車的開發(fā)過程中，工藝人員始終把白車身骨骼精度控制擺在第一位，關(guān)注每道工序工藝和理性，關(guān)注每一個裝配工藝精度環(huán)節(jié)。左右支柱內(nèi)板搭接工序，有一個焊點在前支柱門洞旁邊，設(shè)計需要這個焊點，而左右支柱這個焊點在車身內(nèi)飾工藝裝配完成后，門洞密封條卡好后不僅無法覆蓋，而且由于點焊原因在板料表面出現(xiàn)凹坑十分難看。用戶一開門，就能看見，嚴(yán)重影響視覺美觀。為了解決這一問題，工藝員曾提議取消這個焊點，考慮到焊接強度問題，只好在焊接方法和位置上進行改進（見圖5和圖6）。第七章汽車車門周邊點焊新工藝[汽車工藝與材料2000年第2期鐘志達:汽車車門周邊點焊新工藝]汽車車門總成的生產(chǎn)制造是汽車白車身總成制造的一個重要組成部分,它的制造水平在很大程度上反映了白車身總體制造水平,因此它的加工工藝一直受到人們的普遍重視。因為車門是汽車的外表裝配件,它占據(jù)車身外表覆蓋件的相當(dāng)大部分,所以,首先要求車門總成表面光滑平整,沒有壓痕、凹陷、凸包等缺陷。另一方面由于它是活動裝配件,所以要保證和周圍零件保持均勻的門縫間隙、面差高度,這就要求車門總成整體尺寸精確穩(wěn)定,強度和剛性好,不易變形。車門周邊點焊是保證車門整體剛性最可靠、最為經(jīng)濟適用的方法,但這種方法的一個最大缺陷就是很難避免在車門外表產(chǎn)生焊點凹陷,因此它一直是車門加工工藝中的難點。1車門總成加工工藝分類車門總成結(jié)構(gòu)上都是由內(nèi)板總成和外板總成組合而成的。為了保證車門有足夠的強度和剛性,防止內(nèi)外板之間發(fā)生相對串動,目前一般采用以下幾種工藝方法來實現(xiàn)(見圖l)。1涂膠—包邊—膠固化工藝此工藝即在車門內(nèi)外板總成合成之前,在外板總成周邊涂上一層車門壓合膠(車門壓合膠固化后主要起粘結(jié)車門內(nèi)外板的作用,同時也具有密封、防蝕功能),然后包邊,最后進行加熱固化。這種工藝方法的一個很大優(yōu)點就是避免了在車門外板產(chǎn)生焊點凹陷,但其工藝繁瑣,對壓合膠、涂膠設(shè)備、人為操作、膠固化的時間及溫度等都要求較高,生產(chǎn)成本也較高,因此比較適合于高檔汽車車門的生產(chǎn)。2涂膠—包邊—周邊點焊工藝涂膠—包邊工藝同1,只是所涂的膠必須能導(dǎo)電,它不影響后序進行周邊點焊,通常我們稱之為點焊密封膠,因為它在這里主要起密封、防蝕的作用,不過它固化后也具有粘結(jié)功能。包邊后在車門周邊關(guān)鍵受力部位再點焊少數(shù)幾點,取代1中所述的包邊后膠加熱固化工藝。這種工藝方法比較簡單、可靠且經(jīng)濟適用,但是很難避免在車門外表產(chǎn)生焊點凹陷,因此它比較適用于旅行車等中檔汽車車門的生產(chǎn),一些較高檔汽車車門的生產(chǎn)也有采用此工藝的,不過對焊點凹陷控制得比較嚴(yán)格。3包邊—周邊點焊工藝此工藝省去了涂膠工藝,其余同2,這種工藝方法比較適合于卡車等較低檔汽車車門的生產(chǎn)。因為這些車檔次較低、使用壽命較短,車門不需要具有太好的密封、防蝕等功能。從以上分析可以看出,車門周邊點焊工藝在車門總成加工工藝中起到很重要的作用,下面就簡單介紹一下車門總成周邊點焊工藝。2車門總成周邊點焊工藝由于車門是車身外表件,一般不允許在車門外表出現(xiàn)焊點凹陷,為了盡可能避免車門外表產(chǎn)生焊點凹陷,目前國內(nèi)外主要采用以下幾種車門周邊點焊工藝。1手工點焊工藝該工藝需制作一簡易胎具,銅墊板固定在胎具的合適位置,把工件放進胎具定位后用懸掛式點焊機進行點焊。此工藝投資少、成本低、占地小、靈活機動,但無法避免產(chǎn)生一些輕微的焊點凹陷,效率也較低,比較適合于小批量生產(chǎn)的中低檔汽車生產(chǎn)企業(yè)。2機器人點焊工藝即把工件定位在配有銅墊板的夾具上,操作機器人進行點焊,此工藝雖然焊點質(zhì)量相對較好,但投資大,生產(chǎn)成本較高,只適合于大批量生產(chǎn)的汽車企業(yè)選用。3多點焊工藝該工藝采用多點焊機及專門針對車門總成而設(shè)計制造的點焊胎具,多點焊機是大批量生產(chǎn)中的專用設(shè)備,它一般采用多個阻焊變壓器及多把焊槍根據(jù)所需點焊工件的形狀及焊點位置而分布。采用這種工藝投資大、成本高,相應(yīng)地焊接質(zhì)量好、效率高, 比較適合于大批量生產(chǎn)汽車企業(yè)。對于國內(nèi)大部分中小批量生產(chǎn)中高檔次汽車的企業(yè)而言,選用何種車門周邊點焊工藝,如何能達到投資成本低、車門周邊點焊質(zhì)量好、車門外表焊點凹陷小、生產(chǎn)效率高,一直是個難題。為此,我們經(jīng)過仔細(xì)分析研究,設(shè)計了一套車門周邊點焊專用工裝,只需采用普通的懸掛式點焊機進行點焊,基本上解決了上述難題。對于大多數(shù)中小批量汽車生產(chǎn)企業(yè)來說,選工藝時的前提條件往往就是投資不能太大,生產(chǎn)成本不能太高,因此我們首先來分析一下投資成本較低的手工點焊車門周邊的工藝缺陷。1手工點焊車門周邊工藝缺陷的原因分析采用該工藝主要有兩個缺陷:焊點表面質(zhì)量不穩(wěn)定及生產(chǎn)效率較低。這里所說的焊點表面質(zhì)量不穩(wěn)定是指車門外板焊點處的凹陷或凸包有深有淺,而且沒有規(guī)律。經(jīng)過試驗證明,產(chǎn)生這種缺陷的主要原因是進行點焊時由于人為操作的隨意性而引起的。從理論上分析,只要墊在車門外板上的銅板足夠平整,電極工作面修銼得足夠平,點焊時能保證電極垂直于焊件表面,就能保證車門外板焊后焊點處基本平整,即使有輕微的焊點凹陷也能經(jīng)打磨后消除。但該工藝由于是用手工進行點焊,前面兩項條件基本能達到,但是第三項條件即保證點焊時電極始終垂直于工件表面,任何人都無法百分之百做得到。因此,如何能保證點焊時電極始終垂直于工件表面成了解決問題的關(guān)鍵,而只有機械裝置所帶動的電極才能在點焊時始終保持垂直于工件表面,機器人點焊工藝及多點焊工藝也都是通過機械裝置來實現(xiàn)的。就生產(chǎn)效率而言,采用此工藝效率較低的原因很明顯:一是焊點分布散、不集中。二是由于此工藝是通過逐點進行焊接,焊接速度自然低于多點焊機多個點同時進行點焊。2車門周邊點焊工裝夾具的設(shè)計前面分析了手工點焊車門周邊工藝存在缺陷的原因,針對兩個主要缺陷,我們采取了相應(yīng)的措施。為了保證焊槍電極點焊時始終垂直于工件表面,我們采用氣缸帶動專用電極點焊專一的焊點(氣缸直接固定在車門周邊點焊簡易夾具上,見圖2)。為了提高生產(chǎn)效率,我們把點焊位置間接地集中在同一位置。這樣既能保證點焊時電極始終垂直于工件表面,又能提高焊接效率,基本上達到了設(shè)計要求。圖2車門周邊點焊工裝夾具結(jié)構(gòu)示意圖設(shè)計制作時有以下幾點值得注意:,貼合面須研磨平整。,安裝連桿時須保證電極在夾緊狀態(tài)下垂直于工件表面。,電極壓力須保證在中等條件下點焊規(guī)范所要求的壓力范圍內(nèi),因此須選好氣缸的缸徑、壓力及連桿的力臂比。,連接電纜的橫截面積須足夠大,這跟生產(chǎn)節(jié)拍及焊接規(guī)范有密切關(guān)系。經(jīng)試驗表明,對于普通規(guī)范下生產(chǎn)節(jié)拍為25 min的車門生產(chǎn)來說,橫截面積為80 mm2的電纜就已經(jīng)足夠。、電極夾頭、連桿、銅板等它們之間的連接點比較多,為了保證焊點質(zhì)量,須防止分流現(xiàn)象的出現(xiàn)及盡可能降低接觸電組。因此該絕緣的地方絕緣層須保證可靠,導(dǎo)路上的連接點須緊密連接。采用此工裝夾具進行焊接的工藝流程:將車門放置于夾具上定位—氣缸同時夾緊—用懸掛點焊機在引出電纜固定的銅排上進行點焊—松開氣缸—取出工件。由于此工藝不是直接在車門周邊上進行點焊,而是間接地在焊點位置引出電纜所固定的銅排上進行點焊,因此排除了人為操作影響焊點質(zhì)量的因素,又提高了生產(chǎn)效率,所以我們把此工藝稱之為間接點焊車門周邊工藝。該工藝已經(jīng)實踐檢驗,確實行之有效。4間接點焊車門周邊工藝與其他幾種車門周邊點焊工藝的比較綜上所述可得出如表1的結(jié)論。由表1可以清楚地看出,對于占我國絕大多數(shù)的中小批量生產(chǎn)中高檔汽車的企業(yè)而言,采用點焊車門周邊工藝是非常經(jīng)濟有效的。第八章點焊焊槍驅(qū)動控制隨著汽車工業(yè)飛速發(fā)展，電阻點焊已經(jīng)成為轎車白車身裝配的主要連接方法，因而點焊質(zhì)量與焊接效率對轎車的質(zhì)量與成本有著重要影響。廣闊的市場需求及嚴(yán)格的焊接質(zhì)量要求對焊槍驅(qū)動提出了更高的要求。目前，點焊工業(yè)中所用的焊槍絕大部分是氣動焊槍，傳統(tǒng)的氣動驅(qū)動技術(shù)決定了氣動焊槍的電極力在焊接過程中固定、不可調(diào)，響應(yīng)時間長。而伺服焊槍一個特有的優(yōu)勢在于它可以有效地控制電極力，減少和抑制焊接過程中的飛濺，提高焊點質(zhì)量；同時由于焊接時電極與工件的彈性接觸，伺服焊槍能夠明顯提高電極壽命。因此，無論是電動驅(qū)動還是氣動驅(qū)動，伺服焊槍無疑是點焊焊槍驅(qū)動發(fā)展的方向。電動伺服焊槍[6364張小云，張延松，陳關(guān)龍．基于焊點壓痕的伺服焊槍點焊質(zhì)量在線檢測方法．焊接學(xué)報，2006，27(10)：5760．張小云，張延松，陳關(guān)龍，趙欣．基于伺服焊槍的電阻點焊質(zhì)量在線檢測設(shè)計．機械設(shè)計與研究，2006，22(1)：81—83．]對于汽車車身裝配生產(chǎn)線來說相塒較新，目前在同本只有豐陽等少數(shù)公司將電動伺服焊槍應(yīng)用到汽車車身裝配生產(chǎn)線上，而美國只有大約200只電動伺服焊槍被應(yīng)用[65】張旭強，陳關(guān)龍，張延松，張小云．電阻點焊的伺服焊槍技術(shù)特性分析．焊接學(xué)報， 2005，26(6)：60—64．]。電動伺服焊槍因其價值昂貴，其經(jīng)濟利益和成本效率目前還缺少足夠的論證，在實際生產(chǎn)中也沒有一套可以保證焊點質(zhì)量的焊接規(guī)范參數(shù)庫[66】張延松，許敏，陳關(guān)龍，會隼．伺服焊槍在轎車車身制造中的應(yīng)用前景研究．汽車工程，2004，26(4)：503—506]。氣動伺服系統(tǒng)作為一種新興的焊槍驅(qū)動系統(tǒng)，憑借其獨特的優(yōu)勢，正在被越來越多的用戶所關(guān)注，而且世界各大氣動元件制造商也都在大力拓展這項業(yè)務(wù)。英國諾冠公司設(shè)計制造的氣動伺服焊槍驅(qū)動系統(tǒng)[67】諾冠公司．氣動伺服系統(tǒng)在點焊驅(qū)動領(lǐng)域的優(yōu)勢．現(xiàn)代制造，2006，22：66．]，因其在比例伺服控制方面的優(yōu)勢，與電動伺服相比，具有同等性能但成本更低，已經(jīng)在歐洲的一些廠家得到應(yīng)用。因此，研究點焊焊槍的氣動伺服驅(qū)動控制，對于改善或著提高點焊質(zhì)量無疑具有廣闊的應(yīng)用前景和現(xiàn)實意義。本章就足針對點焊焊槍驅(qū)動的氣動力伺服系統(tǒng)進行了研究，為氣動伺服焊槍驅(qū)動提供基礎(chǔ)。6．2點焊焊槍氣動力伺服系統(tǒng)的組成及特點伺服焊槍的主要特點表現(xiàn)在兩個方面：一是電極加載的柔性化，這樣不僅可以防止電極壓緊工件時產(chǎn)生大的沖擊，使工件表面變形不平整而影響點焊質(zhì)量，而且還可以延緩電極磨損，提高電極使用壽命；二是電極運動速度的高速化，可以提高生產(chǎn)率。氣動力伺服系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、高速性以及清潔等優(yōu)點，因此，氣動伺服系統(tǒng)在機器人控制、點焊控制中等獲得廣泛應(yīng)用。然而，隨著焊接質(zhì)量對焊槍驅(qū)動提出更高的要求，由于氣動力伺服系統(tǒng)的復(fù)雜性，要實現(xiàn)高精度控制用常規(guī)方法并非易事。氣動力伺服系統(tǒng)主要由氣缸、氣動比例壓力閥、控制器等部分構(gòu)成(如圖61)。由于空氣的壓縮性、摩擦力、氣源壓力和負(fù)載的變化等一系列非線性因素的存在，使得整個伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型難以準(zhǔn)確拙述。因此，對其控制方法的研究是保證點焊焊槍驅(qū)動性能的關(guān)鍵問題。由于滑?？刂凭哂辛己玫目垢蓴_能力和抗模型參數(shù)攝動能力的特點，這里把滑?？刂频姆椒☉?yīng)用到氣動力伺服系統(tǒng)中，以解決氣動系統(tǒng)中的未建模部分的動態(tài)特性和有界干擾問題，提高氣動伺服系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性。首先完成包括氣動比例壓力閥和被控缸在內(nèi)的被控對象的數(shù)學(xué)建模，在此基礎(chǔ)上進行滑模控制器的設(shè)計，最后進行了仿真研究。6．3氣動伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型VEP3121．1型比例壓力閥采用滑閥結(jié)構(gòu)，用比例電磁鐵直接控制閥芯的位移，使得輸出壓力與輸入信號電流成比例，其結(jié)構(gòu)如圖6．4所示。其工作原理為：當(dāng)輸入的電信號較小，比例電磁鐵的推力F小于反饋彈簧的預(yù)壓力F2時，閥P腔與A腔封閉，A腔與R腔相同處丁二放氣狀態(tài)；當(dāng)比例電磁鐵的推力Fl上升到大于比例電磁鐵的推力F2時，閥處于工作狀念，P腔與A腔相通，A腔與R腔封閉，此時工作腔A的壓力通過反饋通道作用于閥芯右端，起反饋作用。當(dāng)A腔的壓力過高時，反饋壓力隨之聲高，閥芯向左運動，使P腔到A腔的閥口開口量減小。因此在一定的輸入電流條件下，由于內(nèi)部反饋的作用，使A腔的工作壓力為一恒定值，實現(xiàn)了輸入電流信號的比例關(guān)系。33 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