摘要：目前一些汽車企業(yè)在焊接技術(shù)領(lǐng)域的各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用不成熟，導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造和售后服務(wù)上的技術(shù)質(zhì)量問題層出不窮。國家制造業(yè)整體在向工業(yè)4.0時(shí)代的發(fā)展過程中，新興汽車企業(yè)在生產(chǎn)制造領(lǐng)域開始向機(jī)器人方向發(fā)展，自動(dòng)化焊接相對于人工焊接而言，焊接一致性的問題得到了有效的保障，但是焊點(diǎn)的外觀質(zhì)量因調(diào)試人員的技能水平不同可能千差萬別。據(jù)此，主要針對焊裝自動(dòng)化線體機(jī)器人焊接焊鉗上下電極臂對中性和焊接垂直度展開研究，并提供一種快速輔助判定的方法。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；焊點(diǎn)外觀；工藝研究

中圖分類號(hào)：U466 收稿日期：2023-03-06

1前言

隨著汽車制造業(yè)的快速發(fā)展，顧客對汽車產(chǎn)品的質(zhì)量要求愈發(fā)嚴(yán)苛，尤其對整車外觀質(zhì)量方面提出了更高的要求，而焊裝領(lǐng)域白車身開閉件（前后車門、機(jī)蓋和行李箱（轎車），后背門（SUV），以下簡稱開閉件）的外觀焊點(diǎn)更是重中之重，這直接影響著顧客對汽車產(chǎn)品的主觀判定。當(dāng)前，大部分汽車企業(yè)的焊裝線體規(guī)劃了自動(dòng)化焊接，但是在自動(dòng)化焊接外觀焊點(diǎn)調(diào)試過程中.均采用目視檢查焊鉗上下電極臂對中性和焊接垂直度的方法，而目視檢查的效果因人而異，導(dǎo)致反復(fù)調(diào)試，增加項(xiàng)目調(diào)試成本和調(diào)試周期。目視檢查的方法，無法有效保證焊鉗上下電極臂對中性和焊接垂直度，更無法有效保證外觀焊點(diǎn)的精致感。

2焊點(diǎn)常見外觀缺陷

質(zhì)量之于企業(yè)是生存之本，是企業(yè)能否長久發(fā)展的根基，企業(yè)應(yīng)舉全體成員之力提升產(chǎn)品質(zhì)量。焊接質(zhì)量作為焊裝車間的五大品質(zhì)特性之一，焊接質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整個(gè)白車身骨架的強(qiáng)度，是整車性能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵主體，更是影響著客戶的生命安全。精致感作為近期汽車行業(yè)的流行詞，白車身焊點(diǎn)外觀精致感被絕大多數(shù)汽車企業(yè)納入質(zhì)量提升的重點(diǎn)，這也直接說明不僅焊點(diǎn)強(qiáng)度需要作為汽車企業(yè)焊裝質(zhì)量的重點(diǎn)管控對象，焊點(diǎn)的外觀質(zhì)量也應(yīng)該得到有效的管控和提升。白車身焊接常見外觀缺陷主要有焊點(diǎn)扭曲、焊接半點(diǎn)、焊點(diǎn)圓度不佳、焊點(diǎn)穿孔、焊接飛濺、焊點(diǎn)壓痕深等，此類焊接缺陷均可通過目視發(fā)現(xiàn)，下面結(jié)合圖1-圖6對焊點(diǎn)常見外觀缺陷進(jìn)行簡要說明：

a.焊點(diǎn)扭曲：焊點(diǎn)表面不平，焊點(diǎn)成形方向與鈑金表面夾角大于15°，如圖1所示。

b.焊接半點(diǎn)：焊點(diǎn)有效連接鈑金面積不足焊點(diǎn)成形總面積的75%，如圖2所示。

c.焊點(diǎn)圓度不佳：焊點(diǎn)有效熔核表面非規(guī)則的圓形，一般以長圓形和橢圓形顯現(xiàn)，有效熔核的長邊比短邊大20%，如圖3所示。

d.焊點(diǎn)穿孔：焊點(diǎn)有效熔核表面形成的細(xì)小孔洞，如圖4所示。

e.焊接飛濺：焊點(diǎn)邊緣形成的多余焊接氧化物，一般與鈑金件連接在一起，通過人工簡單返工可剔除，如圖5所示。

f.焊點(diǎn)壓痕深：焊點(diǎn)有效熔核表面與鈑金原表面距離超過鈑金厚度的20%，如圖6所示。

汽車企業(yè)焊接車間除上述焊點(diǎn)常見外觀缺陷外，還有焊接焊瘤、焊接重點(diǎn)、焊接漏點(diǎn)、焊點(diǎn)位置偏移、焊點(diǎn)弱焊，假焊、焊點(diǎn)分布不均、焊點(diǎn)直線度差等焊點(diǎn)質(zhì)量缺陷，但這些焊點(diǎn)質(zhì)量缺陷大多數(shù)都與焊接強(qiáng)度直接關(guān)聯(lián)，直接關(guān)系到白車身焊接合格率的高低。而焊點(diǎn)常見外觀缺陷與上述列舉的焊點(diǎn)缺陷不同，它不僅影響焊接合格率，還將直接影響白車身評價(jià)指標(biāo)的達(dá)成。

3焊點(diǎn)常見外觀缺陷的危害

焊點(diǎn)常見外觀缺陷對質(zhì)量的影響不能一概而論，不單要從焊接專業(yè)進(jìn)行評估，還要考慮涂裝專業(yè)、總裝專業(yè)進(jìn)行綜合評審，總體來講，主要有以下幾個(gè)方面需要慎重評估：

a.焊接專業(yè)：焊點(diǎn)外觀缺陷會(huì)影響焊點(diǎn)有效熔核直徑，使有效熔核直徑變小，降低焊點(diǎn)的焊接強(qiáng)度，從而導(dǎo)致白車身骨架強(qiáng)度降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響整車駕駛員和乘客安全，例如焊點(diǎn)扭曲、焊接半點(diǎn)、焊點(diǎn)穿孔、焊點(diǎn)壓痕深，都會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)的強(qiáng)度降低。

b.涂裝專業(yè)：焊點(diǎn)外觀缺陷如果不加以改進(jìn)和控制，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響涂裝電泳防腐效果，降低白車身骨架的防腐性能，導(dǎo)致整車生銹的風(fēng)險(xiǎn)，例如焊接飛濺附在白車身鈑金表面，導(dǎo)致鈑金表面電泳不良，整車在潮濕的環(huán)境中，空氣中的水汽進(jìn)入到整車內(nèi)部，會(huì)引起鈑金表面銹蝕，存在整車報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)。

c.總裝專業(yè)：焊點(diǎn)外觀缺陷在一定程度上會(huì)影響總裝密封效果和舒適性能，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)漏雨、整車異響問題，例如焊點(diǎn)穿孔將直接影響整車密封效果，在整車經(jīng)過淋雨線或在下雨天，整車極有可能出現(xiàn)漏雨，對客戶的生命安全構(gòu)成威脅；焊接飛濺、焊點(diǎn)扭曲的問題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致在整車行車過程中出現(xiàn)異響，雖然發(fā)生頻次不高，但徹底消除是非常消耗人力和物力的。

所以，焊點(diǎn)常見外觀缺陷看似很小，但是其影響后果是非常嚴(yán)重的，在日常的生產(chǎn)制造過程中，我們必須對影響這些外觀缺陷的因素進(jìn)行有效的管控，才能有效規(guī)避質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生和流出。

4焊點(diǎn)常見外觀缺陷的影響因素

焊點(diǎn)常見外觀缺陷的產(chǎn)生有很多客觀的影響因素，例如鈑金零件匹配間隙大、焊接參數(shù)設(shè)置不當(dāng)、鈑金表面清潔度不佳、工裝夾具定位穩(wěn)定性差、焊鉗上下電極臂對中性錯(cuò)位，機(jī)器人焊接不垂直等，皆可對焊接產(chǎn)生不利的影響，從而導(dǎo)致焊點(diǎn)外觀質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生。上述焊點(diǎn)常見外觀缺陷中，僅焊接半點(diǎn)質(zhì)量缺陷與焊鉗上下電極臂對中性和焊接垂直度沒有直接關(guān)聯(lián)關(guān)系，焊點(diǎn)扭曲、焊點(diǎn)不圓、焊點(diǎn)穿孔、焊接飛濺、焊點(diǎn)壓痕深均與之相關(guān)，所以，焊鉗對中性和焊接垂直度對焊點(diǎn)精致感的提升相當(dāng)重要。

客觀因素中，鈑金匹配間隙、焊接參數(shù)設(shè)置、鈑金表面清潔度、工裝夾具定位穩(wěn)定性均可通過外部檢測手段實(shí)現(xiàn)有效控制，而焊鉗上下電極臂對中性和焊接垂直在當(dāng)前階段并沒有有效檢測和判定的依據(jù)，絕大部分企業(yè)甚至所有的企業(yè)都是依賴于機(jī)器人調(diào)試人員的技能水平來保證，調(diào)試結(jié)果也是通過人工目測來判定，而機(jī)器人調(diào)試人員的技能水平天壤之別，無法從根本上客觀且有效杜絕焊鉗上下電極不對中和焊接不垂直的問題，所以解決此問題便成為燃眉之急。

5焊鉗對中性和焊接垂直度的保證方法

為克服焊鉗上下電極臂對中性和焊接垂直現(xiàn)有檢測和判定方法的不足，經(jīng)過研究和實(shí)踐應(yīng)用證明，開發(fā)了一種快速判定焊鉗上下電極臂對中性和焊接垂直度的便攜式組合塊（以下簡稱組合塊），可大大降低項(xiàng)目調(diào)試成本和調(diào)試周期，規(guī)避因機(jī)器人調(diào)試人員技能水平參差不齊和人工目測的差異問題，有效保證焊點(diǎn)外觀質(zhì)量。

該組合塊是基于電極帽規(guī)格型號(hào)為16 mm的C型焊鉗和X型焊鉗，當(dāng)然也可以擴(kuò)展為電極帽規(guī)格型號(hào)為13 mm、20 mm的焊鉗，用于輔助快速判定焊鉗上下電極臂電極帽對中性和焊接垂直度。通過組合塊上塊插銷在自由狀態(tài)下能否進(jìn)入組合塊下塊插銷孔，即可判定焊鉗上下電極臂是否對中；通過組合塊下塊輪廓邊在焊接工況下與焊接面是否有間隙，即可判定焊鉗焊接垂直度。該組合塊操作簡便，即使是沒有從事過焊接領(lǐng)域工作的人員，通過使用該便攜式組合塊，也可以快速判定焊鉗上下電極臂電極帽對中性和焊接垂直度。下面結(jié)合圖7組合塊的主體結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)，對使用方法進(jìn)行說明。

組合塊的主體結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)：

a.組合塊分為組合塊上塊和組合塊下塊，中心孔直徑16.05 mm，與16 mm電極帽直徑公差0-0.05 mm，組合塊壁厚4.225 mm，組合塊長度12 mm。

b.組合塊上塊插銷直徑2.9 mm，長度12 mm，插銷底部與組合塊本體圓角0.05 mm，插銷頂部倒角45°，倒角長度0.25 mm。

c.組合塊下塊插銷孔直徑3 mm，與組合塊上塊插銷2.9 mm公差0-0.1 mm，邋孔。

使用方法：

a.將組合塊下塊安裝在焊鉗靜臂電極帽上，將組合塊上塊安裝在焊鉗動(dòng)臂電極臂上，手動(dòng)操作機(jī)器人試教器閉合焊鉗上下電極臂，緩慢移動(dòng)組合塊上塊向靜臂靠攏，在自由狀態(tài)下，組合塊上塊插銷順利進(jìn)入組合塊下塊插銷孔，即可判定焊鉗上下電極臂對中；當(dāng)組合塊上塊插銷在自由狀態(tài)下無法順利進(jìn)入組合塊下塊插銷孔，需要人工進(jìn)行干預(yù)，對焊鉗上下電極臂進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整實(shí)現(xiàn)焊鉗上下電極臂對中。

b.將組合塊下塊安裝在需要檢測的焊鉗（動(dòng)，靜）電極臂上，手動(dòng)操作機(jī)器人試教器，使焊鉗處于焊接工況閉合狀態(tài)，緩慢向鈑金方向移動(dòng)組合塊下塊，當(dāng)組合塊下塊輪廓邊與鈑金焊接面無間隙，即可判定機(jī)器人焊接是垂直的；當(dāng)組合塊下塊輪廓邊與鈑金焊接面單側(cè)存在間隙時(shí)，配合機(jī)器人調(diào)整焊接角度調(diào)整實(shí)現(xiàn)機(jī)器人垂直焊接。

新車型線體導(dǎo)人階段使用上述方法可完成白車身絕大多數(shù)焊點(diǎn)的調(diào)試，也有部分焊點(diǎn)的調(diào)試，因產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和空間問題，無法使用該組合塊進(jìn)行協(xié)助調(diào)試，這就需要借用特殊的輔助工具或者更高調(diào)試水平的機(jī)器人調(diào)試人員來完成調(diào)試任務(wù)。

量產(chǎn)階段，焊鉗上下電極臂的對中性和焊接垂直度需要綜合考慮人、機(jī)、料、法、環(huán)等各個(gè)因素，如下因素均會(huì)影響焊點(diǎn)外觀精致感例如，人員是否按照控制計(jì)劃要求掌握焊槍維護(hù)保養(yǎng)技能、是否按照設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃實(shí)施；焊鉗更換電極帽后是否進(jìn)行上下電極臂對中性枝準(zhǔn)、生產(chǎn)制造過程中焊鉗是否發(fā)生過碰撞變形、工裝夾具的定位結(jié)構(gòu)經(jīng)過調(diào)整，焊點(diǎn)的位置是否需要重新調(diào)試；待焊接的零件造型是否發(fā)生變更、關(guān)聯(lián)定位孔是否發(fā)生位置偏移；焊接輸出電流是否發(fā)生衰減、電極壓力是否發(fā)生變化；機(jī)器人底座地基基礎(chǔ)是否發(fā)生沉降等。當(dāng)任何影響到焊點(diǎn)位置的工況發(fā)生時(shí)，都要重新對焊鉗上下電極臂的對中性和焊接垂直度進(jìn)行校準(zhǔn)，目的就是保證焊點(diǎn)外觀精致感。

6焊點(diǎn)外觀精致惑提升的意義

汽車焊裝專業(yè)是汽車生產(chǎn)制造系統(tǒng)最復(fù)雜的專業(yè)，也是質(zhì)量提升難度最大的專業(yè)，在這個(gè)客戶對汽車產(chǎn)品的追求不再是限定于整車舒適性的時(shí)代，越來越多的客戶也開始看重產(chǎn)品造型和外觀質(zhì)量，沖壓專業(yè)側(cè)圍外板棱線的硬朗、焊裝專業(yè)外觀焊點(diǎn)的精致感（圓度和平整度）、涂裝專業(yè)油漆的亮度、總裝專業(yè)外飾件的搭配等，都成為客戶購買汽車的出發(fā)點(diǎn)。焊裝專業(yè)焊點(diǎn)外觀精致感提升，最大程度地接近產(chǎn)品設(shè)計(jì)狀態(tài)，焊點(diǎn)的位置度、焊接強(qiáng)度、圓度、平整度，不僅有利于提升單個(gè)焊點(diǎn)的焊接強(qiáng)度，而且有效保證白車身骨架的穩(wěn)定性和安全性；焊裝專業(yè)焊點(diǎn)外觀精致感提升，有利于生產(chǎn)制造過程的質(zhì)量管控，隨著焊點(diǎn)質(zhì)量的提升，減少不必要的質(zhì)量問題追溯和返工返修，降低生產(chǎn)制造成本和返修成本；焊裝專業(yè)焊點(diǎn)外觀精致感提升，有利于提升產(chǎn)品在市場上的競爭力，贏得客戶的青睞，獲得更多穩(wěn)定的客戶資源。在競爭愈發(fā)激烈的汽車市場環(huán)境下，汽車企業(yè)想要占據(jù)一席之地，必須將產(chǎn)品設(shè)計(jì)近乎完美，滿足可制造性要求，工藝路線規(guī)劃合理，這就要求企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，將細(xì)節(jié)做到極致勢在必行。