5. 高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料
　　
　　20世紀(jì)80年代后期，復(fù)合材料車身外覆件得到大量的應(yīng)用和推廣，如發(fā)動(dòng)機(jī)罩、翼子板、車門和頂蓬等，甚至出現(xiàn)了全復(fù)合材料的轎車車身。用復(fù)合材料作為汽車車身外覆件，無論從設(shè)計(jì)還是生產(chǎn)制造、應(yīng)用都已成熟，并已從外覆件的使用向內(nèi)飾件和結(jié)構(gòu)件方向發(fā)展。
　　
　　新材料與新工藝是相輔相成的，汽車工業(yè)正在開發(fā)新的制造方法并對(duì)傳統(tǒng)的工藝進(jìn)行更新。據(jù)有關(guān)方面預(yù)測(cè)，在今后10年中，轎車自身質(zhì)量還將減輕20％，除了大量采用復(fù)合材料和輕質(zhì)合金外，車身設(shè)計(jì)方法也將發(fā)生重大變化。
　　
　　焊接機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用
　　
　　汽車制造的批量化、高效率和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量一致性的要求，使機(jī)器人生產(chǎn)方式在汽車焊接中獲得了大量應(yīng)用。焊接機(jī)器人是本體獨(dú)立、動(dòng)作自由度多、程序變更靈活、自動(dòng)化程度高和柔性程度極高的焊接設(shè)備。具有重復(fù)精度高、焊接質(zhì)量好、運(yùn)動(dòng)速度快和動(dòng)作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，焊接機(jī)器人是焊接設(shè)備柔性化的最佳選擇。焊接設(shè)備作為焊裝生產(chǎn)線的重要組成部分，是否采用焊接機(jī)器人是焊裝生產(chǎn)線柔性程度的重要標(biāo)志之一。圖2為廣州本田機(jī)器人焊接生產(chǎn)線的局部圖。

    在國(guó)內(nèi)，點(diǎn)焊機(jī)器人上所配備的焊鉗均為氣動(dòng)焊鉗，焊接時(shí)沖擊力較大。當(dāng)工件的重復(fù)精度較差、電極處于板材邊緣時(shí)，焊鉗易打滑并損壞被焊工件。而在國(guó)外，機(jī)器人用焊鉗已逐步采用伺服焊鉗，這種焊鉗的開閉由伺服電機(jī)控制，每個(gè)焊點(diǎn)的焊接周期可大幅度降低。電極壓緊力可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)，焊接時(shí)可減少碰撞變形和噪音，并能實(shí)現(xiàn)精確控制，提高焊接質(zhì)量。
　　
　　另外，從兩種焊鉗的時(shí)間壓力曲線（見圖3）比較中可以看出：電極壓力由０升高到100%焊接所需壓力值，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)比汽缸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)快5倍。設(shè)置好的壓力值在焊接過程中不再變化，從而保證很高的焊接質(zhì)量。

圖3 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)焊鉗與氣動(dòng)焊鉗

   焊接技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì) 

　　1.  電阻焊的節(jié)能及控制技術(shù)
　　
　　目前，電阻焊機(jī)大量使用交流50Hz的單相交流電源，容量大、功率因數(shù)低 。發(fā)展三相中頻電阻焊機(jī)、三相次級(jí)整流接觸焊機(jī)和IGBT逆變電阻焊機(jī)，可以解決電網(wǎng)不平衡和提高功率因數(shù)的問題。在標(biāo)準(zhǔn)焊接電流的條件下中頻點(diǎn)焊機(jī)按設(shè)置的焊接電流無飛濺。焊接電流小、電極發(fā)熱量小，延長(zhǎng)了電極使用時(shí)間，同時(shí)可進(jìn)一步節(jié)約電能，利于實(shí)現(xiàn)參數(shù)的微機(jī)控制。由于焊接回路小型輕量化還可進(jìn)一步減輕設(shè)備重量。
　　
　　2.  氣體保護(hù)焊接技術(shù)
　　
　　（1）表面張力過渡波形控制技術(shù)：用2個(gè)電流脈沖完成1個(gè)熔滴過渡，第1個(gè)脈沖形成熔滴直至熔滴與工件短路；第2個(gè)脈沖是1個(gè)短時(shí)窄脈沖并不斷檢測(cè)di/dt，同時(shí)控制電流脈沖值，以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾姶攀湛s力，使熔滴頸部收縮，靠熔池表面張力拉斷，完成1個(gè)熔滴過渡而不產(chǎn)生飛濺。
　　
　　（2）逆變電源波形控制技術(shù)：利用逆變電源良好的動(dòng)特性和可控性，采用波形控制，在短路階段初期抑制電流上升，以減少大顆粒飛濺，并利于熔滴在熔池鋪開；當(dāng)熔滴在熔池鋪開后，使電流迅速上升，以加速形成縮頸，使小橋爆斷時(shí)飛濺減少。
　　
　　(3)氬弧焊新技術(shù)：氬弧焊有非熔化極和熔化極兩種，均用于汽車工業(yè)有色金屬和高合金鋼焊接中。為改善CO2氣體保護(hù)焊的成形和減少飛濺，采用加入80%或20%Ar的混合氣體保護(hù)焊。
　　
　　3.  激光和電弧復(fù)合熱源焊接
　　
　　由于激光焊接成本較高，因此以激光為核心的復(fù)合熱源焊接技術(shù)孕育而生�，F(xiàn)在研究最多、應(yīng)用最廣的是激光-電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)，主要目的是有效利用電弧熱源，在較小的激光功率條件下獲得較大熔深，同時(shí)提高激光焊接對(duì)焊縫間隙的適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的焊接過程。哈爾濱焊接研究所在該方面的研究做了大量的工作，這一新型焊接技術(shù)，目前研究工作主要集中在這種焊接方法的工藝特點(diǎn)上，對(duì)于激光+ 電弧復(fù)合熱源焊接時(shí)激光與電弧的相互作用機(jī)理、焊接熱源的特性等課題有待于從理論上進(jìn)一步研究。激光-電弧復(fù)合熱源焊接見圖4。

    汽車工業(yè)焊接總體發(fā)展趨勢(shì)

　　1. 發(fā)展焊接機(jī)器人自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)
　　
　　從目前發(fā)展來看，自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)是汽車焊接的發(fā)展趨勢(shì)，而工業(yè)機(jī)器人因其自動(dòng)化和靈活性在轎車生產(chǎn)中得到大規(guī)模使用。在焊接方面，主要使用的是六自由度點(diǎn)焊機(jī)器人和弧焊機(jī)器人。且機(jī)器人具有焊鉗儲(chǔ)存庫，可根據(jù)焊裝部位的不同要求或焊裝產(chǎn)品的變更，自動(dòng)從儲(chǔ)存庫抓換所需焊鉗。傳輸裝置則已發(fā)展為采用無人駕駛的更具柔性化的感應(yīng)導(dǎo)向小車。
　　
　　2. 發(fā)展輕便組合式智能自動(dòng)焊機(jī)
　　
　　近年來，國(guó)內(nèi)的汽車制造廠都非常重視焊接的自動(dòng)化。如一汽引進(jìn)的捷達(dá)車身焊裝車間的13條生產(chǎn)線的自動(dòng)化率達(dá)80%以上。各條線都由計(jì)算機(jī)(可編程控制器PLC-3)控制，自動(dòng)完成工件的傳送和焊接。機(jī)器人的動(dòng)作采用點(diǎn)到點(diǎn)的序步軌跡，具有很高的焊接自動(dòng)化水平，既改善了工作條件，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，又降低材料消耗。
　　
　　3. 發(fā)展計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)
　　
　　隨著計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用，促進(jìn)了傳統(tǒng)的焊接生產(chǎn)向“精量化”的制造方式轉(zhuǎn)變。
　　
　　基于虛擬現(xiàn)實(shí)建模的機(jī)器人焊接過程仿真技術(shù)提供了關(guān)于工件、夾具和機(jī)器人焊槍姿態(tài)的三維信息，已大量地應(yīng)用于焊接過程策劃、工藝參數(shù)優(yōu)化以及焊接夾具設(shè)計(jì)等各個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)加快焊接程序的編制、縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間及焊接過程位置信息的準(zhǔn)確獲取具有重要應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，仿真技術(shù)也運(yùn)用于焊縫質(zhì)量的評(píng)估及焊后的應(yīng)力與變形預(yù)測(cè)。在新車型設(shè)計(jì)階段還可以對(duì)多種材料的連接方式及疲勞性能、沖擊性能等進(jìn)行綜合考慮，通過對(duì)接頭的仿真作出適用性評(píng)價(jià)。
　　
　　以計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)為平臺(tái)的焊接生產(chǎn)過程信息系統(tǒng)對(duì)汽車焊接生產(chǎn)過程的質(zhì)量分析與優(yōu)化、企業(yè)的管理與決策有著非常重要的意義。
　　
　　總之，通過大力開發(fā)高效節(jié)能的焊接新技術(shù)、新材料、新工藝和新設(shè)備、應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)，輕便靈巧的智能設(shè)備及計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)，汽車工業(yè)必將取得更大的進(jìn)步。

• · 汽車焊接技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)(上)
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• · 我國(guó)專用汽車及其底盤發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)
• · 我國(guó)未來模夾產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)
• · 汽車制造中焊接技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)(下)

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• ·2008年1-7月廣東汽車制造業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)