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 薄板连接技术 |
随着高强钢板、液压成形管件等各种轻质/高强材料在车身制造中的广泛使用，采用传统气动焊枪焊接此类材料比较困难，带来焊点质量不稳定，对柔性焊接件的冲击较大等问题。伺服焊枪技术采用伺服电机作为动力装置，通过与机器人的有效集成，能实现对点焊电极的高精度定位与柔性焊接控制。本方向通过对伺服焊枪电阻点焊过程进行多场耦合仿真，点焊工艺数字化设计、焊核质量在线检测与实时控制，点焊电极磨损检测与修磨质量在线评价，轻质/高强材料的点焊质量控制等方向开展前沿技术攻关，建立了伺服焊枪电阻点焊系统平台，形成伺服焊枪点焊工艺规范和焊接质量控制技术体系，在车身焊接技术领域发表国内外学术期刊论文40余篇，研究成果在上海大众、通用等汽车企业获得应用，显著提高车身点焊接头质量。主要研究成果和技术贡献如下：
1) 伺服焊枪点焊质量在线检测技术
基于伺服焊枪点焊系统平台，提出电极力可控的点焊工艺优化方法，扩展焊接工艺窗口；建立基于焊点压痕的点焊熔核尺寸在线检测与电极磨损程度在线评价方法，确定电极修磨的控制策略，解决传统破坏性检验和无损检测方法中存在离线、小样本、检测成本高等问题，研制了具有焊核尺寸在线检测功能的伺服焊枪点焊功能模块。
2) 车身电阻点焊过程实时监测与控制技术
点焊是一个多场耦合的高度非线性过程，传统恒流控制方法难以保证焊点可靠性，使车身制造要增加大量的冗余焊点。建立电热力流磁多场耦合的点焊过程数值仿真模型，精确描述点焊熔核的形成规律与熔核尺寸获取方法；建立基于电极位移曲线的点焊熔核模糊神经网络控制模型，解决工件不合理匹配，电极错位、电极磨损等引起的焊点质量波动问题；提出基于回波特征的点焊超声快速识别方法，建立焊接电流与电极位移联合控制的点焊过程实时控制系统，在上海大众汽车公司得到应用。
3) 车身用轻质/高强材料的点焊工艺优化技术
建立了高强钢点焊熔核界面断裂的评价准则，提出高强钢点焊熔核质量的工艺优化方法；研究液压成形管与薄板单面电阻点焊过程中的环状熔核形成机理和工艺参数作用机制，建立环状熔核力学性能评价准则和焊接过程大变形实时控制模型
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