机器人焊接前沿技术—焊接1301 徐昀华

焊接前沿技术作业

学院：材料科学与工程学院

专业班级：焊接1301班

*名：***

学号： ********* 任课教师：***

完成日期： 2016.11.1

焊接机器人技术现状和发展趋势摘要

机器人逐渐走入人类社会，在人们生产、生活中发挥着重要作用。本文主要从国内外工业机器人的发展、我国焊接机器人应用现状、焊接机器人系统研究、焊接机器人的发展及趋势等方面进行分析。

关键字：焊接机器人；汽车应用；发展趋势

一．国内外焊接机器人发展现状

机器人技术作为先进制造技术的典型代表和主要技术手段，它在提升企业技术水平、稳定产品质量、提高生产效率、实现文明生产等方面具有重大作用。大工业革命曾使人沦落为机器的奴隶，而机器人的诞生和广泛推广应用又重新使人类恢复了尊严。

国外

随着计算机技术的不断提高和制造技术的不断发展，国外焊接机器人技术得到了飞速的发展，其准确度和可靠不断提高，与此同时，造价却不断下降。西方发达国家也将发展焊接机器人作为研究的重点。日本仅用了10 年左右的时间，便形成了自己的机器人产业，韩国的机器人发展也极其迅速，截止到2005年全世界的在役工业机器人约为914000套，日本占了其中的60% 左右，大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域。尽管美国和德国等老牌工业强国在数量上不如日本，但其技术底蕴身后，制作的焊接机器人水平较高，因此在国际市场上还是占有一定的优势。

国内

我国焊接机器人的应用主要集中在汽车、摩托车、工程机械、铁路机车等主要行业。汽车是焊接机器人的最大用户，也是最早的用户。早在20 世纪70年代末，上海电焊机厂与上海电动工具研究所合作研制了直角坐标机械手，成功应用于上海牌轿车底盘的焊接。一汽公司是我国最早引进焊接机器人的企业，1984 年起先后从KUKA 公司引进了3 台点焊机器人，用于当时“红旗牌”轿车的车身焊接和“解放牌”车身顶盖的焊接。1986 年成功地将焊接机器人应用于前围总成的焊接，并于1988 年开发了机器人车身总焊线。20 世纪80 年代末和20 世

纪90 年代初，德国大众公司分别与上海和一汽成立合资汽车厂生产轿车，虽然是国外的二手设备，但其焊接自动化程度和装备水平让我们认识到了与国外的巨大差距。随后二汽在货车及轻型车项目中都引进了焊接机器人。可以说20 世纪90 年代以来的技术引进和生产设备、工艺装备的引进使我国的汽车制造水平由原来的作坊式生产提高到规模化生产，同时使国外焊接机器人大量进入中国。由于我国基础设施建设的高速发展带动了工程机械行业的繁荣，工程机械行业也成为较早引入焊接机器人的行业之一。近年来随着我国经济的高速发展，能源的大量需求，与能源相关的制造行业也都开始寻求自动化焊接技术，焊接机器人逐渐崭露头角。铁路机车行业由于我国货运、客运、城市地铁等需求量的不断增加以及列车提速的需求，机器人的需求一直处于稳步增长态势。据2001 年统计，全国共有各类焊接机器人1 040台，汽车制造和汽车零部件生产企业中的焊接机器人占全部焊接机器人的76％。在汽车行业中点焊机器人与弧焊机器人的比例为3∶2，其他行业大都是以弧焊机器人为主，主要分布在工程机械(10％)、摩托车(6％)、铁路车辆(4％)、锅炉(1％)等行业。焊接机器人也主要分布在全国几大汽车制造厂。目前在我国应用的机器人主要分日系、欧系和国产三类。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的产品。欧系中主要有德国KUKA、CLOOS，瑞典ABB，意大利COMAU 和奥地利IGM 公司。国产机器人主要是沈阳新松机器人公司产品。目前在我国虽然已经具有自主知识产权的焊接机器人系列产品，但却不能批量生产，形成规模，

究其原因有以下几点：

(1)国内机器人价格没有优势。近十年来，进口机器人的价格大幅度降低，从7～8 万美元／台降低到2～3 万美元／台，使我国自行制造的普通工业机器人在价格上很难与之竞争。特别是我国在研制机器人的初期，没有同步发展相应的零部件产业，如伺服电机、减速机等需要进口，使价格难以降低，所以机器人生产成本高；加之我国焊接装备水平与国外还存在很大差距，也间接影响了国内机器人的发展。对于机器人的最大用户———一汽白车身生产厂来说，几乎所有的装备都是从国外引进，国产机器人找不到表演的舞台。

(2)国产机器人无论从控制水平还是可靠性等方面与国外公司还存在一定的差距。国外工业机器人是个非常成熟的工业产品，经历了30 多年的发展历程，

而且在实际生产中不断地完善和提高；而我国尚处于单件小批量的生产状态。

(3)国内机器人生产厂家处于幼儿期，还需要政府政策和资金的支持。焊接机器人是个机电一体化的高技术产品，单靠企业的自身能力是不够的，需要政府对机器人生产企业和使用国产机器人系统的企业给予一定的政策和资金支持，加速我国国产机器人的发展。

二．机器人焊接技术优势

随着搅拌摩擦焊技术研究的深入和工程化应用推广，越来越多的产品制造采用了这项新型焊接技术，同时产品的结构也越来越复杂，而传统的龙门式搅拌摩擦焊设备只能完成直线或平面二维焊接要求，不能满足复杂结构件的焊接。机器人搅拌摩擦焊技术与装备成为近年来搅拌摩擦焊装备的重要发展方向，这是因为工业机器人具有较高的柔性，可以实现复杂轨迹运动，使复杂结构件的焊接成为可能。机器人搅拌摩擦焊接技术可提升焊接自动化程度和生产效率，其技术优势和社会经济效益显著。使用机器人搅拌摩擦焊焊接时，由于机器人柔性化程度高，焊接过程稳定且无需人为干涉，因此，焊接质量可以得到显著提升，且有利于降低焊接生产成本。据国外统计，机器人搅拌摩擦焊单件焊接成本比机器人氩弧焊低20%，而采用多轴搅拌摩擦焊设备成本只有氩弧焊的一半。由此可见，采用机器人进行搅拌摩擦

焊在大规模工业生产中具有显著的成本优势。

此外，机器人搅拌摩擦焊的主要技术优势有：

（1）节能、高效，焊接过程无污染；

（2）适用于复杂结构焊接，如平面二维、空间三维等结构；

（3）可匹配外部轴，扩展机器人工作空间；

（4）可实现多模式过程控制，如压力控制、扭矩控制等；

（5）接头质量良好，焊接过程稳定。

三．焊接机器人研究现状

现阶段，国内外对焊接机器人的技术方面的研究都主要集中在五方面：机器人用焊接工艺、焊接机器人系统仿真技术、机器人专用弧焊电源技术、多台焊接机器人及外围设备的协调控制技术以及焊缝跟踪技术等。