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[摘 要]近年来随着计算技术的迅猛发展，工业机器人技术及其应用范围都得到很大的突破，如在航天航空领域、食品化工领域、汽车制造等领域焊接机器人的使用也逐渐增多。现在，汽车座椅零部件生产行业正大力引入机器人技术直接参与到汽车座椅骨架焊接生产过程。焊接机器人在汽车座椅生产中的应用研究意义日益凸显。对此，笔者就焊接机器人在汽车座椅骨架生产中的应用进行简要的研究和分析。
[关键词]焊接机器人；汽车座椅骨架；应用
中图分类号：TG43 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）33-0022-01
1焊接机器人及汽车座椅骨架概述
1.1焊接机器人介绍
改革开放以后，焊接机器人的应用也较为普遍，各种用途的工业机器人在各自领域得到广泛的应用。现已广泛应用在汽车零部件制造业中、重型机械结构部件、锅炉压力容器件、铁路车辆、国防兵器等方面。当前，国外焊接机器人已经逐渐形成了欧美和日本这两大体系。焊接机器人主要是指具有三个或者三个以上可自由编程的运动轴，依靠编写程序实现对机器人的控制，使机器人能够按照预先规定的作业路径及速度，把焊接工具送到指定位置的机器。焊接机器人主要包含两个部分，即机器人、软硬件及焊接相关设备。焊接机器人包含的主要优点：（1）可以稳定焊接的质量，保证其处在统一水平；（2）可以提高劳动生产效率，可以不间断连续作业，工作时间较长；（3）可以在不利于人的环境下工作；（4）操作工人的技术要求下降了；（5）能够完成人工难以进行的条件下（如外太空、海洋深水）开展焊接作业；（6）同时，可以提高经济效益。（7）柔性好、适应性强。
1.2汽车座椅骨架介绍
汽车座椅骨架是使人和车关联起来的重要构件，也是座椅总成中最为基础的结构，其结构的好坏将在很大程度上影响座椅的寿命，也将直接决定乘坐者的舒适程度。目前，座椅骨架主要采用钢板冲压焊接制成，随着人们对轻型座椅需求的日益增加，座椅减重采取的措施主要为结构优化与使用轻质材料。由于采用结构优化的方法使座椅总重的减轻量有限，约占座椅总重的10%～15%。因此，轻质材料的座椅骨架如镁合金骨架、热塑性塑料成型骨架以及碳纤维增强复合材料骨架等的选用成了座椅骨架轻量化的重要开发方向。采用热塑性塑料成型骨架虽然成本最低，但机械性能较差且不能进行回收利用；碳纤维增强复合材料虽然机械性能优异，但价格昂贵且不能进行回收利用，目前仅在少量高档乘用车和赛车上获得应用；镁合金骨架的成本居中，但机械性能良好，能充分利用铸造过程中的优势实现复杂集成结构的应用，并能进行100%的重复利用；同时，镁合金具有高的比强度以及比弹性模量，刚性好、重量轻、抗电磁干扰屏蔽性能优异，不侵蚀钢与铁，不与其合金化，能使压铸型的寿命延长，能够使车辆的振动与噪声得到下降，而且在车辆受到冲击的状况下能够吸收更多的能量，并使能量得到较好的分散，應用在汽车上能够使车辆拥有比较好的安全性与舒适性等。综上，镁合金座椅骨架的开发成为目前汽车轻量化的重要研发方向之一。
2焊接机器人在汽车座椅骨架生产中的应用
汽车座椅骨架总成组成结构形式看着简单，但实际生产中，因为主机厂的车型和用户的个性化需求及座椅新功能的不断出现，其具体型号的产品多有个性化的骨架结构形式。所以，汽车座椅生产过程几乎类似于“私人定制”，除了开发流程、质量控制体系及可靠性分析等方面一直采用汽车行业质量管理体系“五大核心工具”以外，每套座椅产品的骨架焊接工艺基本都是针对性很强的，特别是机器人焊接配套的骨架焊具，一般都是每个型号的座椅，开发一套专门的焊接工装夹具。此处，以研究对象企业某前排座椅靠背骨架为例，具体研究分析机器人焊接的基本工艺流程。
2.1焊接专用夹具开发
2.1.1夹具主体结构设计
工艺分析工作完成之后，需要对相关的焊接步骤、总成和分总成夹具所对应的零部件数量进行分析，当这些内容明确之后，再对夹具的主体结构进行设计。而这个环节的设计内容涉及到夹具地板结构、关键尺寸部位的定位模式、结构方式、工作操作空间、系列化产品的可调设计、结合位置度要求实现局部的可调等设计工作。
2.1.2夹具生产制造
当夹具图样完成设计之后，还需要得到生产工艺部门的校审，然后再将该图纸下发到相应的生产进行加工。在夹具地板加工时，其中的装配孔位、X形检验槽、上基准表面等要进行一次性加工。加工这个夹具主要是在数控机床上操作。而用于定位的销轴，则必须要严格的结合相关的工艺进行生产，同时还要做好热处理以及尺寸校验工作。
2.1.3装配与调试
当夹具的零部件完成加工之后，工人需要结合装配图以及模数数据开展调试工作，在经过调试之后，相关的尺寸符合理论要求之后，就需要申请相应的工件，通常是散件，开始试焊工作。在试焊之前，需要对座椅骨架的相关零部件进行检测，防范不合格的零部件进入到生产环节，从而影响最终成品的质量。在试焊结束之后，还需要使用三坐标测量仪对关键的尺寸进行检测，查看是否在标准范围之内。例如座椅底板的安装孔，是否在把它控制在公差范围以内。安全带固定支座的中心高度和定位，是否可以达到图纸的设计标准。如果达不到，还需要采用相关的微距调整模式，进而使之能够达到模数的标准。
2.2机器人焊接加工
机器人焊接加工案例分析汽车座椅组件通常都是通过电焊、机器人组焊等方式组装在一起的，现以某前排副驾驶座椅靠背机器人焊接为例进行具体分析
2.2.1工艺流程图
为了更好的进行生产，需要提前设计相应的工艺流程，从而完善相应的工艺、加工方法和物流模式等，通过将这些工艺进行科学的设置，进而提升生产质量和效率。在资源投入层面，主要包括了人力资源、原料和设备的配置等。在流程设计层面，则需要对人工的操作工序进行明确，哪些工序需要人们手工完成，哪些需要机器人自动去完成，同时还要明确相应的操作步骤。产品工艺流程分析，则是一种对每种工序的操作和捕捉加以分析，进而让每个工序的生产能力具有一定的均衡性，从而实现最小的投入，最大的产出。在具体分析时，需要对下面的工序进行重点分析，然后给出相应的优化。其分析流程主要包括物流图、工序流程图等。SY公司汽车座椅骨架机器人焊接加工的基本做法是，做出详尽的产品工艺过程流程图以指导具体的生产活动。某前排副驾座工艺过程流程分析图如下图1所示。由图可清晰地看出该副驾座座椅靠背骨架的基本焊接流程，及各工序所需的零部件详情。
2.2.2典型组件焊接分析
现以如图1所示某前排副驾座焊接流程图中FSL002管框组件焊接为例来进行分析研究。如图2所示，其基本加工工艺为焊接，工序号FSL002，需要参与焊接的零件序号和名称分别为：1-驾座靠背面套横向固定钢丝一根，2-前排靠背管框一件，3-驾座靠背泡沫上撑型钢丝一根，4-靠背钢丝组件一副，在专用焊具上经机械手CO2气体保护焊组焊为5-管框组件。
参考文献
[1]陈国辉，胡国雨，陶渊亮.机器人点焊在汽车座椅骨架焊接的应用[J].汽车零部件，2012，No.5311：95-97.
[2]覃南强，周舟.汽车座椅骨架自动焊接系统的设计[J].科技视界，2016，No.16102：294-295.
[3]张永波，岳德梅.汽车座椅支架机器人自动焊接工艺实施与控制[J].电焊机，2017，v.47；No.36106：14-19.
[4]刘歆，鲍鸿春.焊接机器人在汽车零部件生产中的应用实例分析[J].科技创新导报，2010，No.15006：104.
[关键词]焊接机器人；汽车座椅骨架；应用
中图分类号：TG43 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）33-0022-01
1焊接机器人及汽车座椅骨架概述
1.1焊接机器人介绍
改革开放以后，焊接机器人的应用也较为普遍，各种用途的工业机器人在各自领域得到广泛的应用。现已广泛应用在汽车零部件制造业中、重型机械结构部件、锅炉压力容器件、铁路车辆、国防兵器等方面。当前，国外焊接机器人已经逐渐形成了欧美和日本这两大体系。焊接机器人主要是指具有三个或者三个以上可自由编程的运动轴，依靠编写程序实现对机器人的控制，使机器人能够按照预先规定的作业路径及速度，把焊接工具送到指定位置的机器。焊接机器人主要包含两个部分，即机器人、软硬件及焊接相关设备。焊接机器人包含的主要优点：（1）可以稳定焊接的质量，保证其处在统一水平；（2）可以提高劳动生产效率，可以不间断连续作业，工作时间较长；（3）可以在不利于人的环境下工作；（4）操作工人的技术要求下降了；（5）能够完成人工难以进行的条件下（如外太空、海洋深水）开展焊接作业；（6）同时，可以提高经济效益。（7）柔性好、适应性强。
1.2汽车座椅骨架介绍
汽车座椅骨架是使人和车关联起来的重要构件，也是座椅总成中最为基础的结构，其结构的好坏将在很大程度上影响座椅的寿命，也将直接决定乘坐者的舒适程度。目前，座椅骨架主要采用钢板冲压焊接制成，随着人们对轻型座椅需求的日益增加，座椅减重采取的措施主要为结构优化与使用轻质材料。由于采用结构优化的方法使座椅总重的减轻量有限，约占座椅总重的10%～15%。因此，轻质材料的座椅骨架如镁合金骨架、热塑性塑料成型骨架以及碳纤维增强复合材料骨架等的选用成了座椅骨架轻量化的重要开发方向。采用热塑性塑料成型骨架虽然成本最低，但机械性能较差且不能进行回收利用；碳纤维增强复合材料虽然机械性能优异，但价格昂贵且不能进行回收利用，目前仅在少量高档乘用车和赛车上获得应用；镁合金骨架的成本居中，但机械性能良好，能充分利用铸造过程中的优势实现复杂集成结构的应用，并能进行100%的重复利用；同时，镁合金具有高的比强度以及比弹性模量，刚性好、重量轻、抗电磁干扰屏蔽性能优异，不侵蚀钢与铁，不与其合金化，能使压铸型的寿命延长，能够使车辆的振动与噪声得到下降，而且在车辆受到冲击的状况下能够吸收更多的能量，并使能量得到较好的分散，應用在汽车上能够使车辆拥有比较好的安全性与舒适性等。综上，镁合金座椅骨架的开发成为目前汽车轻量化的重要研发方向之一。
2焊接机器人在汽车座椅骨架生产中的应用
汽车座椅骨架总成组成结构形式看着简单，但实际生产中，因为主机厂的车型和用户的个性化需求及座椅新功能的不断出现，其具体型号的产品多有个性化的骨架结构形式。所以，汽车座椅生产过程几乎类似于“私人定制”，除了开发流程、质量控制体系及可靠性分析等方面一直采用汽车行业质量管理体系“五大核心工具”以外，每套座椅产品的骨架焊接工艺基本都是针对性很强的，特别是机器人焊接配套的骨架焊具，一般都是每个型号的座椅，开发一套专门的焊接工装夹具。此处，以研究对象企业某前排座椅靠背骨架为例，具体研究分析机器人焊接的基本工艺流程。
2.1焊接专用夹具开发
2.1.1夹具主体结构设计
工艺分析工作完成之后，需要对相关的焊接步骤、总成和分总成夹具所对应的零部件数量进行分析，当这些内容明确之后，再对夹具的主体结构进行设计。而这个环节的设计内容涉及到夹具地板结构、关键尺寸部位的定位模式、结构方式、工作操作空间、系列化产品的可调设计、结合位置度要求实现局部的可调等设计工作。
2.1.2夹具生产制造
当夹具图样完成设计之后，还需要得到生产工艺部门的校审，然后再将该图纸下发到相应的生产进行加工。在夹具地板加工时，其中的装配孔位、X形检验槽、上基准表面等要进行一次性加工。加工这个夹具主要是在数控机床上操作。而用于定位的销轴，则必须要严格的结合相关的工艺进行生产，同时还要做好热处理以及尺寸校验工作。
2.1.3装配与调试
当夹具的零部件完成加工之后，工人需要结合装配图以及模数数据开展调试工作，在经过调试之后，相关的尺寸符合理论要求之后，就需要申请相应的工件，通常是散件，开始试焊工作。在试焊之前，需要对座椅骨架的相关零部件进行检测，防范不合格的零部件进入到生产环节，从而影响最终成品的质量。在试焊结束之后，还需要使用三坐标测量仪对关键的尺寸进行检测，查看是否在标准范围之内。例如座椅底板的安装孔，是否在把它控制在公差范围以内。安全带固定支座的中心高度和定位，是否可以达到图纸的设计标准。如果达不到，还需要采用相关的微距调整模式，进而使之能够达到模数的标准。
2.2机器人焊接加工
机器人焊接加工案例分析汽车座椅组件通常都是通过电焊、机器人组焊等方式组装在一起的，现以某前排副驾驶座椅靠背机器人焊接为例进行具体分析
2.2.1工艺流程图
为了更好的进行生产，需要提前设计相应的工艺流程，从而完善相应的工艺、加工方法和物流模式等，通过将这些工艺进行科学的设置，进而提升生产质量和效率。在资源投入层面，主要包括了人力资源、原料和设备的配置等。在流程设计层面，则需要对人工的操作工序进行明确，哪些工序需要人们手工完成，哪些需要机器人自动去完成，同时还要明确相应的操作步骤。产品工艺流程分析，则是一种对每种工序的操作和捕捉加以分析，进而让每个工序的生产能力具有一定的均衡性，从而实现最小的投入，最大的产出。在具体分析时，需要对下面的工序进行重点分析，然后给出相应的优化。其分析流程主要包括物流图、工序流程图等。SY公司汽车座椅骨架机器人焊接加工的基本做法是，做出详尽的产品工艺过程流程图以指导具体的生产活动。某前排副驾座工艺过程流程分析图如下图1所示。由图可清晰地看出该副驾座座椅靠背骨架的基本焊接流程，及各工序所需的零部件详情。
2.2.2典型组件焊接分析
现以如图1所示某前排副驾座焊接流程图中FSL002管框组件焊接为例来进行分析研究。如图2所示，其基本加工工艺为焊接，工序号FSL002，需要参与焊接的零件序号和名称分别为：1-驾座靠背面套横向固定钢丝一根，2-前排靠背管框一件，3-驾座靠背泡沫上撑型钢丝一根，4-靠背钢丝组件一副，在专用焊具上经机械手CO2气体保护焊组焊为5-管框组件。
参考文献
[1]陈国辉，胡国雨，陶渊亮.机器人点焊在汽车座椅骨架焊接的应用[J].汽车零部件，2012，No.5311：95-97.
[2]覃南强，周舟.汽车座椅骨架自动焊接系统的设计[J].科技视界，2016，No.16102：294-295.
[3]张永波，岳德梅.汽车座椅支架机器人自动焊接工艺实施与控制[J].电焊机，2017，v.47；No.36106：14-19.
[4]刘歆，鲍鸿春.焊接机器人在汽车零部件生产中的应用实例分析[J].科技创新导报，2010，No.15006：104.