摘要：隨著工業(yè)的進(jìn)步及在“中國(guó)制造2025”的背景下，我國(guó)汽車生產(chǎn)制造業(yè)再次飛速發(fā)展。白車身是汽車組成的核心部分，白車身由沖壓廠的各種沖壓件通過(guò)點(diǎn)焊焊接而成，而電阻點(diǎn)焊工藝對(duì)白車身質(zhì)量起著關(guān)鍵性作用。以吉利汽車某公司的—3B車型焊裝生產(chǎn)線為例，解決焊點(diǎn)咬邊導(dǎo)致焊點(diǎn)咬邊扭曲、焊點(diǎn)壓痕深導(dǎo)致飛濺冷卻后形成焊瘤等問(wèn)題，通過(guò)對(duì)焊接軌跡的調(diào)整和修磨刀架的優(yōu)化改善以上問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量、生產(chǎn)節(jié)拍以及員工滿意度的提高。

關(guān)鍵詞：焊接軌跡;修磨刀架;白車身;提升質(zhì)量

中圖分類號(hào)：U466收稿日期：2022—03—14

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.05.017

汽車白車身的生產(chǎn)成本占據(jù)整車制造成本的一半以上，以吉利某公司—3B車型為例，白車身制造是由自動(dòng)線完成最后主要的拼接（其中未包含四門兩蓋）。白車身的點(diǎn)焊和整車的質(zhì)量、生產(chǎn)節(jié)拍以及生產(chǎn)成本直接掛鉤，在白車身的制造過(guò)程中，焊接飛濺和焊瘤是白車身制造領(lǐng)域中無(wú)法避免的問(wèn)題缺陷，如果不處理會(huì)導(dǎo)致較嚴(yán)重的后果，比如：影響后續(xù)涂裝的車漆噴涂、人工工位的劃傷以及留在車身內(nèi)部后期會(huì)造成異響等危害。

本文詳細(xì)介紹了現(xiàn)場(chǎng)改善研究的過(guò)程，利用焊接軌跡的調(diào)整和焊接設(shè)備的優(yōu)化調(diào)試減少了飛濺和焊瘤，通過(guò)修磨刀片單葉更換為三葉后，提升了電極帽利用率并提高了生產(chǎn)效率，通過(guò)增加電極帽使用次數(shù)，節(jié)省了生產(chǎn)成本，減少了更換電極帽造成的生產(chǎn)等待時(shí)間。

1 焊接焊瘤及飛濺原因分析

焊接產(chǎn)生的飛濺和焊瘤原因，經(jīng)分析討論總結(jié)為以下三點(diǎn)：

a.焊接時(shí)過(guò)于靠近板件邊緣導(dǎo)致在焊鉗夾緊時(shí)形成焊接飛濺，在邊緣處焊接會(huì)把飛濺出的焊渣全部遺留在白車身內(nèi)部，為后續(xù)工作帶來(lái)難度。

b.因修磨不均，電極帽端口修磨長(zhǎng)度偏差較大，導(dǎo)致焊鉗在夾緊焊接時(shí)存在間隙。如果預(yù)壓時(shí)間充裕則不會(huì)發(fā)生問(wèn)題，但是如果預(yù)壓不足將會(huì)炸點(diǎn)，從而形成焊瘤甚至焊穿板件。

c.焊接控制器輸出波動(dòng)也是造成焊接不穩(wěn)定的因素，如果輸出小了會(huì)形成虛焊或者粘帽，但輸出范圍超出了設(shè)定的范圍值也會(huì)擊穿板件。

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)日常生產(chǎn)情況的觀察，圖1為焊接時(shí)過(guò)于靠近邊緣導(dǎo)致飛濺現(xiàn)象發(fā)生，從圖1可以明顯看到，黑色部分為焊接飛濺的痕跡。圖2為因修磨不均電極帽端口修磨長(zhǎng)度偏差大，后期在焊接時(shí)形成焊瘤。

2 解決問(wèn)題的計(jì)劃

解決飛濺和焊瘤問(wèn)題，擬從以下四個(gè)方面著手進(jìn)行：

a.從簡(jiǎn)單的機(jī)器人焊鉗的焊接軌跡和焊接狀態(tài)入手，看能否通過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)試解決問(wèn)題。

b.在改進(jìn)中，觀察電極帽規(guī)格是否與狹小空間處的焊點(diǎn)產(chǎn)生干涉，如果存在干涉可更換電極帽規(guī)格尺寸。

c.試驗(yàn)測(cè)出修磨次數(shù)在多少次時(shí)電極帽是最安全、最極限的使用狀態(tài)，確保其不會(huì)有修穿或者粘帽現(xiàn)象產(chǎn)生，確保電極帽在最優(yōu)狀態(tài)。

d.減少M(fèi)B50工位的工作時(shí)長(zhǎng)，大幅提高生產(chǎn)節(jié)拍的同時(shí)也應(yīng)提高員工的滿意度。

3 項(xiàng)目改造方案

3.1調(diào)整焊接設(shè)備參數(shù)

焊接控制器原理是把三相電源轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的單相電，通過(guò)把380 V三相電的電壓提高到514 V后，再通過(guò)變壓器轉(zhuǎn)換和整流變成可提供焊接電焊使用的直流電。焊接壓力則是指焊鉗夾緊的力，因?yàn)橛械暮更c(diǎn)需要連接兩層板件，而有的復(fù)合型較高的焊點(diǎn)需要更多的板件且厚度也不同，所以焊接的壓力參數(shù)非常重要。因此，車身設(shè)計(jì)期間工藝部門均會(huì)規(guī)定出相應(yīng)的參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)范圍，一旦超出或者產(chǎn)生波動(dòng)，這些都將成為影響車身質(zhì)量的重要因素。

對(duì)二線自動(dòng)線上的車身焊接控制器（共計(jì)42臺(tái)）的電流和壓力輸出值進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)結(jié)果顯示：12臺(tái)機(jī)器人電流和壓力輸出值有波動(dòng)，但均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)（電流范圍在—5%～10%，壓力為±500 N）。其后對(duì)12臺(tái)波動(dòng)有問(wèn)題的焊接設(shè)備進(jìn)行壓力/電流標(biāo)定，使輸出數(shù)值穩(wěn)定（圖3）。

3.2 對(duì)焊瘤、炸點(diǎn)的控制

每次的焊接均會(huì)發(fā)生合金化反應(yīng)和形態(tài)變形，同時(shí)還附著了很多雜質(zhì)，當(dāng)再次焊接時(shí)，過(guò)高的溫度和壓力將形成炸點(diǎn)。除了這一因素外還有其它因素也會(huì)形成炸點(diǎn)現(xiàn)象，如電極帽的質(zhì)量、修磨刀片的數(shù)量等。通過(guò)調(diào)整機(jī)器人焊鉗夾緊時(shí)的壓力以及刀片的轉(zhuǎn)速快慢，可以解決形態(tài)變形和清除電極帽上的雜質(zhì)。

3.3 更換修磨刀片

改善前，焊裝廠應(yīng)用了魯茲單葉修磨刀片進(jìn)行修磨，修磨現(xiàn)狀如圖4所示，可看出削出的廢屑又多又不平整，且修磨過(guò)后電極表面參差不齊，因此易形成炸點(diǎn)和焊瘤，此時(shí)電極壽命極限位15次。經(jīng)改善，使用法信的三葉電極修磨刀片后效果明顯提升（圖5），電極修磨量少且效果光滑，修磨次數(shù)極限達(dá)到30次，利用率提升了一倍。

3.4添加修磨狀態(tài)檢測(cè)裝置

在對(duì)修磨刀片進(jìn)行更換后，還需添加修磨狀態(tài)檢測(cè)裝置以保證修磨質(zhì)量，消除電極帽端面氧化層以及焊接時(shí)產(chǎn)生的高溫附著異物，保證焊接端面沒(méi)有凹凸以及無(wú)異物。

STC調(diào)試技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電阻焊焊接參數(shù)進(jìn)行了電阻曲線圖分析，從而獲得理想的焊接參數(shù)（圖6），該功能需要同時(shí)打開(kāi)UIR調(diào)節(jié)和監(jiān)控功能。UIR功能可以有效監(jiān)控電極帽修磨后的狀態(tài)，有效保證焊接質(zhì)量，并防止虛焊批量發(fā)生。電極電壓

4 優(yōu)化前后效果對(duì)比

因?yàn)榘l(fā)生焊接飛濺的工位是側(cè)圍自動(dòng)線處，側(cè)圍總成焊接完畢后由二線主焊線（二線MB自動(dòng)線）與下部車身進(jìn)行拼接組裝，在MB50工位設(shè)有焊接質(zhì)量檢查處理崗，側(cè)圍自動(dòng)線前期形成了大量的焊接飛濺與焊瘤導(dǎo)致該工位工作量的增加，經(jīng)過(guò)此次優(yōu)化處理得到了有效的改善。

優(yōu)化前，側(cè)圍自動(dòng)線的車會(huì)在MB50工位的質(zhì)量檢查處理崗進(jìn)行質(zhì)量檢查，打磨機(jī)可快速去除毛刺和焊瘤。但考慮到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及白車身潔凈度等因素，MB50工位上的兩名員工使用銼刀去除故障點(diǎn)（圖7）耗時(shí)較長(zhǎng)，造成勞動(dòng)強(qiáng)度大，光打磨門框焊點(diǎn)毛刺的單項(xiàng)工作就占用了總工時(shí)的2/3時(shí)間（圖8），作業(yè)任務(wù)無(wú)法按時(shí)完成，造成了工時(shí)超時(shí)，并導(dǎo)致后續(xù)工序指認(rèn)前段工序問(wèn)題的惡性循環(huán)狀態(tài)。

優(yōu)化后，打磨點(diǎn)數(shù)減少，生產(chǎn)節(jié)拍大幅提升，產(chǎn)品質(zhì)量也隨之提高，同時(shí)員工的滿意度也大大提高。經(jīng)計(jì)算，自動(dòng)線單個(gè)修磨刀片可節(jié)約3 000元，焊裝自動(dòng)線共計(jì)121臺(tái)焊接機(jī)器人，共計(jì)可節(jié)約3000x121=363000元。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)點(diǎn)焊機(jī)器人的工作狀態(tài)，分析了焊接時(shí)形成的焊瘤與飛濺問(wèn)題。吉利汽車某分公司焊裝廠成立了項(xiàng)目小組，解決了由焊接飛濺和焊瘤導(dǎo)致的直接和潛在問(wèn)題，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

例如：對(duì)于由于電極帽規(guī)格導(dǎo)致咬邊造成的焊接飛濺，電極帽修磨不均導(dǎo)致形成的焊瘤，以及可能造成的焊穿不可修復(fù)的潛在問(wèn)題，MB自動(dòng)線員工的工作量等各種問(wèn)題，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)統(tǒng)計(jì)出的有效數(shù)據(jù)，確定出問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)并指定了解決方針，在解決問(wèn)題的過(guò)程中通過(guò)記錄項(xiàng)目開(kāi)展的所有歷程，確定了排產(chǎn)方向和范圍，將焊接問(wèn)題所導(dǎo)致的影響白車身質(zhì)量的各個(gè)因素進(jìn)行總結(jié)，且制作成示范案例。

優(yōu)化處理結(jié)果證明，該優(yōu)化方案值得向其他公司推廣，且為后續(xù)中國(guó)汽車制造提供了經(jīng)驗(yàn)。

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作者簡(jiǎn)介：

李建東，男，1998年生，工程師，研究方向?yàn)樵O(shè)備管理和維護(hù)。