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ABB的Srinivas Nidamarthi博士縱論汽車組裝接合技術(shù)

供稿:ABB(中國) 機(jī)器人業(yè)務(wù)部

  • 關(guān)鍵詞:汽車組裝接合技術(shù),ABB,汽車機(jī)器人
  • 摘要:ABB機(jī)器人部汽車機(jī)器人系統(tǒng)分部技術(shù)經(jīng)理Srinivas Nidamarthi博士預(yù)測道。該分部 專為航天和汽車企業(yè)提供包含鉚接、焊接、壓接、滾邊、粘合等一系列作業(yè)環(huán)節(jié)在內(nèi) 的“交鑰匙”組裝線。


百余年來,整車組裝一直由傳統(tǒng)的機(jī)械接合技術(shù)唱主角。隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)不斷引入各類新型制造材料,零部件與金屬底盤的接合工藝也日趨多樣化。
下文摘編自Ruari McCallion首發(fā)于《汽車制造解決方案》11/12月號的一篇文章


       百余年來,整車組裝的零部件接合工藝主要依賴焊接、螺栓螺母緊固等傳統(tǒng)機(jī)械手段,而膠合、縫合等技術(shù)僅限于內(nèi)飾裝配等少數(shù)幾個環(huán)節(jié)。隨著熱塑性材料等各類新材料在現(xiàn)代汽車工業(yè)中的逐漸普及,零部件與金屬底盤的接合工藝也在不斷演進(jìn)。

      “一開始,新型的、替代性的接合技術(shù)在應(yīng)用上有比較大的局限性,短期內(nèi)不見得能取代傳統(tǒng)工藝——比如點焊——的地位,因為今后10年,也就是到2020年左右,汽車設(shè)計已經(jīng)基本定型。”ABB機(jī)器人部汽車機(jī)器人系統(tǒng)分部技術(shù)經(jīng)理Srinivas Nidamarthi博士預(yù)測道。該分部專為航天和汽車企業(yè)提供包含鉚接、焊接、壓接、滾邊、粘合等一系列作業(yè)環(huán)節(jié)在內(nèi)的“交鑰匙”組裝線。

典型的ABB白車身點焊系統(tǒng)

      他指出,現(xiàn)代的白車身組裝涉及15~20種接合技術(shù),其中最常見的3種自動化工藝是點焊(占30%~60%)、弧焊和膠合。

      其他次要技術(shù)包括鉚接(以鋁合金車身為主)、壓接和滾邊等。Nidamarthi認(rèn)為,滾邊雖是一種傳統(tǒng)工藝,但在當(dāng)今的汽車組裝環(huán)節(jié)中依然不可或缺。

“冷美學(xué)”
     “車門等外露區(qū)域采用滾邊加工,更具有美感,還能提高安全性。”Nidamarthi說,“尾門、后備箱蓋、輪罩這些地方也需要滾邊。”滾邊與壓接類似,屬于冷成型工藝。滾邊需要對金屬邊緣或法蘭施以強(qiáng)力彎曲,整個流程包含三至四道工序。壓接技術(shù)則利用金屬板材的塑性變形特性,通過沖壓法完成部件接合。這兩種技術(shù)均屬機(jī)械性緊鎖,只要不涉及脆性材料,都可實現(xiàn)多層接合。二者工藝相對簡單,噪聲小,能耗低,不像焊接需要高壓電支持。

ABB滾邊系統(tǒng)

       滾邊技術(shù)也有其局限性:一是非扁平材料不能發(fā)揮最佳效果;二是材料需要帶法蘭邊,導(dǎo)致重量增加。不過總體而言,還是利大于弊。“金屬卷邊很難點焊,由此催生了激光焊、銅焊等一批接近無法蘭接合的技術(shù)。”ABB正是這些新型技術(shù)的提供商之一。

      “我們將壓接、鉚接和滾邊歸為一類,稱為冷壓力應(yīng)用技術(shù)。”Nidarmarthi繼續(xù)介紹說,“不同的技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點。究竟選擇哪一項技術(shù),取決于具體的材料組合和車輛約束條件。冷壓力技術(shù)需要使用重型沖壓機(jī),因此,壓接和滾邊的理想對象是延展性材料。至于脆性材料,比如雪佛蘭Corvette使用的鎂合金,就不適合這兩種工藝了,而應(yīng)該有針對性地選用其他接合技術(shù)。”對于該車型,Nidamarthi傾向于粘合工藝,這種技術(shù)更清潔,無需施加強(qiáng)壓力,而且能一次加工完成。不過,壓接和滾邊也自有其優(yōu)勢。

      “在一個表面涂覆粘合劑時,另一個表面不會自動同時到位。”他解釋說,“壓接和滾邊卻能準(zhǔn)確無誤地自動完成接合,不用操心對位問題。”大部分自動化工序都存在一定的錯位率,粘合也不例外,采用視覺系統(tǒng)和高精度計算技術(shù)(如機(jī)器人控制膠槍)可以克服這一點。陶氏化學(xué)的一項相關(guān)研究顯示,僅用0.5千克粘合劑最多可為車輛減重23千克。

       一方面,激光焊等先進(jìn)技術(shù)的投資和運營成本居高不下,使一批潛在用戶望而卻步;而另一方面,這些技術(shù)又因其柔性優(yōu)勢而獲得青睞。除新興的膠槍粘合技術(shù)之外,由機(jī)器人控制的焊機(jī)及壓接/滾邊設(shè)備也可在車身裝配車間自由移位,從而使接合環(huán)節(jié)的成本效益達(dá)到最大化。

各顯其能
       面對不斷出現(xiàn)的新材料,OEM廠商必須做出決策,是對現(xiàn)有接合工藝實施適應(yīng)性改造,還是直接采用相匹配的新工藝。新型焊接技術(shù)、強(qiáng)適應(yīng)性的壓接/滾邊技術(shù)、以及對連接不同金屬極富靈活性的緊固技術(shù),都將在接合領(lǐng)域中占有一席之地。與此同時,隨著車體輕量化需求的上升,接合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的提高,粘合技術(shù)的市場份額很可能持續(xù)擴(kuò)大,但固化時間長、投資成本大的劣勢又會延緩其普及速度。

發(fā)布時間:2012年3月22日 13:34  人氣:  
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