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行業動態
 
激光焊接機器人2014年進口關稅實施方案
发布日期: 2014-12-7   浏览次数: 1571

      OFweek激光网讯: 财政部网站今天公布了2014年关税实施方案。该方案明确,2014年将对“汽车生产线激光焊接機器人”執行5%的進口商品暫定稅率。而該類商品的最惠國稅率爲8%,普通稅率爲30%。實施方案指出,該稅目所指激光焊接機器人是指以激光器爲焊接源的焊接機器人,由機器人本體、控制系統、傳感器、激光頭、激光系統等部分組成。主要應用于汽車、電子、冶金等行業。

 

        汽車制造新方向:機器人激光焊接

  焊接是現代機械制造業中一種必要的工藝方法,在汽車制造中得到廣泛應用。隨著科技的進步,鍍層鋼板、輕金屬材料的焊接問題對汽車焊接提出了新的挑戰。汽車焊接過程中的機器人與自動化激光焊接技術使汽車焊接面貌大爲改觀。汽車工業的飛速發展,使得激光焊接技術開啓了汽車焊接的新時代。

 

  1  激光焊接技术的特点

  在汽車制造工藝裏,焊接是汽車裝配流水線上一道不可缺少的工序。通常來講,車身焊接主要有電阻電焊、縫焊、二氧化碳焊等方式。在零件焊接上,應用到的焊接技術還有閃光焊、電子束焊、電栓焊、脈沖焊、摩擦焊等。近年來,世界上最新出現了激光焊接技術,並且發展得很快。

 

  與目前傳統的點焊工藝不同,激光焊接可以達到兩塊鋼板之間的分子結合,通俗而言就是焊接後的鋼板硬度相當于一整塊鋼板,從而將車身強度提升30%,車身的結合精度同樣大大提升。當然,激光焊接的實際使用意義並不僅于此。一般來說,車輛在道路上行進時來自地面的顛簸會轉換成每分鍾上千次的扭曲運動考驗車身,如果車身結合精度、強度不夠,輕則車內異響頻頻、噪音大,嚴重的可能導致安裝在車輛上的零部件如變速箱、前後橋的損壞或者車身斷裂。

 

機器人焊接工作站

機器人焊接工作站

 

  激光焊接的特點是被焊接工件變形極小,幾乎沒有連接間隙,焊接深度/寬度比高,因此焊接質量比傳統焊接方法高。但是,如何保證激光焊接的質量,也就是激光焊接過程監測與質量控制是一個激光利用領域的重要內容,包括利用電感、電容、聲波、光電等各種傳感器,通過電子計算機處理,針對不同焊接對象和要求,實現諸如焊縫跟蹤、缺陷檢測、焊縫質量監測等項目,通過反饋控制調節焊接工藝參數,從而實現自動化激光焊接。所以說,激光焊接是一門技術性非常強的先進制造工藝。

 

 2  国外汽车工业机器人激光焊接技術的應用

  機器人控制系統是機器人的大腦,是決定機器人功能和性能的主要因素。工業機器人控制技術的主要任務就是控制工業機器人在工作空間中的運動位置、姿態、軌迹、操作順序及動作的時間等,具有編程簡單、軟件菜單操作、友好的人機交互界面、在線操作提示和使用方便等特點。目前機器人的應用工程由單台機器人工作站向機器人生産線發展,機器人控制器的聯網技術使得對機器人生産線的監控、診斷和管理更加便捷。

 

  机器人焊接目前已广泛应用在汽车制造业,汽车底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接。丰田公司将点焊作为标准来装备其日本国内和海外的所有点焊机器人。用这种技术可以提高焊接质量,甚至试图用它来代替某些弧焊作业,同时,在短距离内的运动时间也大为缩短。该公司推出一种高度低的点焊机器人,用它来焊接车体下部零件。这种矮小的点焊机器人还可以与较高的机器人组装在一起,共同对车体上部进行加工,从而缩短了整个焊接生产线长度。轿车后桥、副车架、摇臂、悬架、减振器等底盘零件大都是以惰性气体保护焊(Metal-Inert Gas Welding,MIG)为主的受力安全零件,主要构件采用冲压焊接,板厚平均为1.5~4 mm,焊接主要以搭接、角接接头形式为主,焊接质量要求相当高,其质量的好坏直接影响到轿车的安全性能。应用机器人焊接后,大大提高了焊接件的外观和内在质量,并保证了质量的稳定性和降低劳动强度,改善了劳动环境。

 

汽車生産線上的機器人焊接

汽車生産線上的機器人焊接

 

  激光焊接設備的關鍵是大功率激光器,主要有两大类,一类是固体激光器,又称Nd:YAG激光器。Nd:YAG激光器波长为1.06 mm,主要优点是产生的光束可以通过光纤传送,因此可以省去复杂的光束传送系统,适用于柔性制造系统或远程加工,通常用于焊接精度要求比较高的工件。汽车工业常用输出功率为3~4 kW的Nd:YAG激光器。另一类是气体激光器,又称CO2激光器,分子气体作工作介质,产生平均为10.6 mm的红外激光,可以连续工作并输出很高的功率,标准激光功率在2~5 kW之间。汽车工业中激光技术主要用于车身拼焊、焊接和零件焊接。

 

  德國的Rofin-Sina公司和Trumpf公司主要生産CO2激光器,HAAS公司則主要生産固體(Nd:YAG)激光器,而IPG公司生産新型的光纖激光器,Laserline公司生产半导体激光器,形成相互竞争又互相补充的激光技术研发与生产链。大众汽车、宝马汽车、奔驰汽车和美雅(Meyer)船厂是德国应用激光焊接技术的示范企业。德国的大众汽车已经将激光焊接技术引入中国,并在上海大众和一汽-大众的轿车批量生产线上应用,推动了中国激光焊接技術的應用。

 

  使用输出功率大于4 kW的二极管激发的固体激光器,对于铝合金的焊接具有决定性的意义。这些系统的光束质量特别好,能够瞬间注入直径为0.4 mm的光纤中。激光束的聚焦能力极大地依靠于光纤的截面积。这表明这种新一代的固体激光器的潜力是“点”直径更小,功率密度更高,使人们能够进行以连续波的模式进行焊接。例如,用于对小型样品和小零件的各种连接,如对接、T形焊接和搭接进行了研究,零件的材料是AlMgSi0.7(厚度:3 mm)和AlMg3(厚度:1.6 mm)铝合金。高质量的焊道外形只有在纯粹的连续波状态才有可能。当使用千瓦级的二极管激发的Nd:YAG激光器焊接铝时,在很宽的参数范围内都能获得很高的可靠性。

 

3  机器人激光焊接技術的發展趨勢

  世界各主要工業發達國家都非常重視發揮焊接研究機構的作用,基本上都形成大學研究所企業的三級研究開發體系。各主要工業發達國家都成立了焊接研究所,如英國的焊接研究所(TWI)、美國的愛迪生焊接研究所(EWI)、法國焊接研究所(FWI)、日本的連接與溶接研究所(JRWI)、烏克蘭的巴頓電焊研究所(PEWI)、德國亞琛大學的焊接研究所(ISF)和德國焊接學會(DVS)下屬的分布在全國各地的焊接研究與培訓中心(SLV)等,而韓國的焊接研究中心是設在韓國現代科學技術研究院(KAIST)的韓國工業生産技術研究院KITCH之內。它們都屬于國家級的焊接研究機構。

 

  纵观整个汽车工业焊接现状,不难分析出汽车工业焊接发展趋势为:发展自动化柔性生产系统。而工业机器人,因集自动化生产和灵活性生产特点于一身,故轿车生产近年来大规模、迅速使用了机器人。焊接方面,主要使用是点焊机器人和弧焊机器人。焊接生产线要高度自动化,广泛采用6自由度机器人,且机器人具有焊钳储存库,可焊装部位不同要求或焊装产品变更,自动从储存库抓换所需焊钳。传输装置则已发展为采用无人驾驶更具柔性化感应导向小车。发展轻便组合式智能自动焊机,焊接由R30型极坐标式机器人和G60肘节式机器人61台进行,机器人驱动由微机控制,数字和文字显示,磁带记录仪输入 和输出程序。机器人动作采用点到点序步轨迹,具有很高焊接自动化水平,既改善了工作条件,提高了产品质量和生产率,又降低材料消耗。

 

  機器人焊接技術未來的研究方向主要有:

  1) 焊接过程控制系统的智能化。电子技术、计算机微电子和自动化技术的发展,推动了焊接自动化技术的发展。特别是数控技术、柔性制造技术和信息处理技术等单元技术的引入,促进了焊接自动化技术革命性的发展;

  2) 开展最佳控制方法方面的研究,包括线性和各种非线性控制。最具代表性的是焊接过程的模糊控制、神经网络控制,以及专家系统的研究;

  3) 焊接柔性化技术。将各种光、机、电技术与焊接技术有机结合,以实现焊接的精确化和柔性化。用微电子技术改造传统焊接工艺装备,是提高焊接自动化水平淡的根本途径。将数控技术配以各类焊接机械设备,以提高其柔性化水平;

  4) 焊接机器人与专家系统的结合,实现自动路径规划、自动校正轨迹、自动控制熔深等功能;

  5) 提高焊接电源的可靠性、质量稳定性和控制,以及优良的动感性。开发研制具有调节电弧运动、送丝和焊枪姿态,能探测焊缝坡开头、温度场、熔池状态、熔透情况,适时提供焊接规范参数的高性能焊机,并应积极开发焊接过程的计算机模拟技术,使焊接技术由“技艺”向“科学”演变。

 

  4  结束语

  近些年來,國外汽車工業在機器人激光焊接技術方面的應用及推廣起到了積極的推動作用。針對汽車産品“更輕、更安全、性能更好且成本更低”的發展目標,當前的汽車機器人激光焊接技術正在傳統的材料連接概念與方法的基礎上迅速地延伸和拓展,並向先進的“精量化焊接制造”的方向發展。相信不久的將來,我國借鑒國外經驗,通過大力開發高效節能的焊接新技術、新材料、新工藝和新設備、應用機器人技術,輕便靈巧的智能設備及計算機和信息技術,國內汽車行業機器人激光焊接技術將會逐步縮短與國外的差距,必將取得更大的進步。

 

文章來源:OFweek激光網

 


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