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本文作者：李靖尚校漢俊梅董雷由俐崔靜文作者單位：一汽模具制造有限公司

1頂蓋總成焊接工藝

廂式車頂蓋總成由前頂蓋、中頂蓋、后頂蓋3部分焊接合成。其中，前頂蓋和中頂蓋搭接處點焊接16點，中頂蓋和后頂蓋搭接處點焊接16點。兩排焊點的斷面比較如圖1。

2頂蓋總成多點自動焊總體布置

頂蓋總成多點自動焊總體布置（圖2）主要包含產品、自動焊夾具、自動焊機械裝置、自動焊設備、自動焊控制系統。在前頂蓋和中頂蓋位置1布置1套自動裝置，完成焊接后通過大型移動機構滑移到中頂蓋和后頂蓋焊接位置2，切換高差，再繼續自動完成位置2的焊接。用1套裝置完成兩排焊點的焊接，節省了空間，降低了成本。

3頂蓋總成多點自動焊組成裝置

頂蓋總成多點自動焊主要組成部分如圖3。a.上電極固定滑移框架及滑移裝置：用于固定上電極，帶動上電極實現前頂蓋和中頂蓋、中頂蓋和后頂蓋兩排焊點的前后X向切換。b.上電極舉升裝置：實現前頂蓋和中頂蓋、中頂蓋和后頂蓋兩排焊點電極的高低差Z向切換。c.固定上電極：頂蓋外表面焊接用電極。d.自動焊槍裝置：采用4把焊槍，每把焊槍移動4次分別焊接4點，共計完成16點的焊接。e.自動焊槍前后X向滑移裝置：實現焊槍隨著上電極完成前頂蓋和中頂蓋、中頂蓋和后頂蓋兩排焊點的X向切換。f.自動焊槍寬度Y向滑移裝置：采用背對背氣缸實現每把焊槍移動4次到達16個焊點的位置。

4頂蓋總成多點自動焊機械裝置的設計與優化

4.1固定上電極的龍門滑移裝置和舉升裝置

（1）龍門滑移裝置（圖4）采用電機、齒輪、齒條傳動實現頂蓋前后焊接位圖3頂蓋總成多點自動焊組成裝置置移動1367mm。對于較大行程，齒輪齒條傳動平穩，性能可靠。（2）舉升裝置（圖4）采用氣缸雙導柱機構實現頂蓋前后焊接位置6mm的高差切換。對于較小行程，采用此機構成本低，運行穩定。

4.2龍門行走位置精確定位的電氣控制原理

如圖5，采用2臺變頻器INV1和INV2分別控制電機M1、M2，并且每臺電機通過絕對值編碼器實時地反饋電機的運動位置，通過閉環控制實現電機精確定位。2臺變頻器之間采用主、從網絡連接，通過變頻器編程，實現INV1作為主動、INV2作為從動，保證2個電機運行速度一致，達到同步運行。

4.3多點自動焊槍的X向、Y向移動裝置

多點自動焊槍的X向移動：采用電機齒輪齒條傳動裝置移動1367mm，用1套自動焊槍裝置完成前頂蓋和中頂蓋、中頂蓋和后頂蓋2條焊縫的焊接。多點自動焊槍的Y向移動：采用背對背雙氣缸傳動裝置實現每把焊槍移動4次，1次完成焊接4點，移動4次后4把焊槍共計完成焊接16點的頂蓋焊接（圖6）。在焊接工裝中，常用的車型切換氣動滑臺裝置只能實現原位和氣缸行程伸出后兩個位置切換，或用雙行程氣缸實現3個位置切換。此次采用了一種需要多個位置切換的氣動滑臺組合裝置。它的特點主要在于應用兩個普通氣缸組合使用，以較低的成本、緊湊的結構較好地實現了氣動滑臺4個位置的切換（圖7）。該裝置在柔性混流焊裝夾具中得到應用，設想巧妙，有效利用了空間。（c）雙面單點焊（d）雙面雙點焊圖8多點自動焊供電方式（a）單面單點焊（b）單面雙點焊

5多點自動焊系統推挽式饋電方式的研發

5.1饋電原理

多點自動焊供電方式主要有4種：單面單點焊、單面雙點焊、雙面單點焊（也稱焊鉗）、雙面雙點焊（圖8）。單面單點焊：用1對輔助電極代替1個焊點，1次僅焊1點，效率低。單面雙點焊：1個變壓器完成2點焊接，效率高，但分流大，僅適用于薄板。雙面單點焊：1次焊1點，中間部位焊鉗喉伸大，使用有局限性。雙面雙點焊：上、下兩側各1個焊接變壓器，從2個方向傳導焊接電流，同時加壓，焊接變形小，焊點強度好。目前，國內外大多采用的是單面單點焊、單面雙點焊的導電方式，上、下板加熱不均，分流大，焊接質量不可靠，不能滿足焊件表面的精度要求。所以，許多廠商片面地認為多點自動焊已落后，主張以機器人代替多點焊機。隨著焊接技術的不斷發展，雙面雙點焊接技術的優勢逐漸體現出來，效率高，設備制造成本低，資金投入少，便于維護和操作等。尤其是大型覆蓋件的外表面焊接，雙面雙點焊接采用上、下變壓器同時得電，保證上、下電極同時加壓和焊接，工件的變形會更小，這是機器人很難實現的。因此，焊裝線多點焊接技術在市場上的占有率會更高。

5.2饋電系統組成

多點自動焊饋電系統由以下5大部分組成（圖9）。a.上電極用變壓器。b.上電極用變壓器電纜。c.下部焊槍用變壓器。d.下部焊槍用變壓器電纜。e.控制系統。

6多點自動焊電氣自動化控制技術的研發

國內外大多采用1臺焊接控制器控制1臺單極焊接變壓器實現單面單點焊、單面雙點焊的導電方式焊接，焊接控制器每啟動1次完成1點的焊接，焊接控制器用量多，不僅成本很高，而且焊接節拍特別慢。多點自動焊電氣自動化控制系統采用1臺焊接控制器控制上、下兩臺多極焊接變壓器T1、T2，當PLC控制程序給焊接控制器發出啟動信號時，上、下兩臺多極焊接變壓器上的每組正、負電極同時得電。具體電流走向是：第1臺多極焊接變壓器第1組的正極通過電極塊、工件、第1把焊槍到第2臺多極焊接變壓器第1組的負極，第2臺多極焊接變壓器第1組的正極通過第1把焊槍、工件、電極塊到第1臺多極焊接變壓器第1組的負極，使電流形成閉環回路A。同理，連接焊接變壓器的第2組正、負電極，使電流形成閉環回路B。即：T1_A+至電極2至焊槍2至T2_A-至T2_A+至焊槍1至電極1至T1_A-，形成一個閉合回路A，如圖10。變壓器的B組電流流向同A組，A、B組同時啟動保證同一時間焊接4點。這樣，使1臺焊接控制器每啟動1次完成4點同時焊接，既能減少焊接控制器及相應連接控制器的外圍附件，又能提高生產節拍。多點自動焊電氣自動化控制系統在今后控制領域中占有絕對的優勢。圖11為焊接控制器的接線形式和焊機控制器控制時序。

7汽車覆蓋件外表面無痕焊接的控制

7.1焊槍和電極的冷卻水系統

采用冷卻水系統可控制電極溫度，保持電極壽命和焊接質量。焊槍和電極的冷卻水系統中控制箱、變壓器、電極、自動焊槍均需冷卻。

7.2制作頂蓋整體加工數模

將16塊上電極安裝后整體數控加工，確保曲面的整體加工精度，從而保證頂蓋外表面覆蓋件的光滑、無痕焊接（圖12）。

7.3電極可調整機構的設計

單個固定上電極磨損后可更換。當電極使用磨損時，下旋調整螺栓到合適位置，用螺母鎖死。同時，用楔塊鎖死上電極，保持電極焊接時固定可靠（圖13）。

7.4電極絕緣問題

用消防水帶重新包裹了電纜的外帶，解決了電纜外帶損壞和相互分流打火的問題。

7.5電極磨損后快速準確更換的校正定位機構設計

每個固定上電極磨損更換后，高低位置不唯一，沒有安裝基準。為保證電極更換后與產品型面貼合良好，設計了專用電極使用磨損后的更換校正定位機構（圖14）。更換電極時，將帶有電極定位用基準樣板的螺旋卡固定在電極更換處做基準，電極安裝后調靠到該基準面上即可。該機構使用方便，定位可靠。

8標準化和模塊化設計

多點自動焊技術通過應用并進行優化完善，形成系列化和標準化，如電機齒輪齒條傳輸裝置的標準化，氣缸雙導柱舉升機構的標準化和系列化，電極調整機構的模塊化，水、氣路的模塊化，為今后同類項目人才培養和知識積累提供技術保障。

9結束語

多點自動焊技術填補了國內空白。該技術極大提高了生產效率和生產節拍，便于產能提升；多點自動焊與機器人相比成本低，可節約資金40%；設備結構緊湊，便于生產線排布，解決了車間用地緊張的難題。該技術已達到國外同類產品水平，且使用性能完全滿足用戶要求。該技術的成功開發，解決了國內汽車廠家在汽車頂蓋、側圍等外表面覆蓋件大型多點自動焊接技術上存在的疑難問題，在技術與手段上獲得突破，打破了國外供應商的壟斷地位，推進了高端技術的進步。該技術還可以在總成夾具、部分分焊夾具上推廣使用。