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摘 要：汽車(chē)車(chē)身中大量使用螺柱焊接，本文通過(guò)對某汽車(chē)公司汽車(chē)頂蓋螺柱焊接故障進(jìn)行統計分析，發(fā)現卡釘與焊接過(guò)程失效的主要原因。分別從螺釘來(lái)料、焊接過(guò)程等方面進(jìn)行分析，通過(guò)采用穩定尺寸的螺釘和焊槍頭改進(jìn)，減少螺柱焊卡釘的頻次提升了螺柱焊接穩定性。

關(guān)鍵詞：螺柱焊;汽車(chē)頂蓋;卡釘;焊接過(guò)程

1 引言

螺柱焊是將金屬螺柱或其他類(lèi)似緊固件焊至工件的方法，汽車(chē)公司采用的螺柱焊設備大多為短周期螺柱焊。螺柱焊主要分布點(diǎn)為前隔板，地板，頂蓋等需要布置內飾或塑膠件等區域。影響螺柱焊接效果主要有材料因素，設備因素，焊接壓力，工作電壓，焊接材料表面光潔度，焊接面平整度等。

2 頂蓋機器人螺柱焊工作站的接設備組成

頂蓋機器人螺柱焊工作站的接設備包括焊接機器人、機器人控制系統、自動(dòng)螺柱焊槍、自動(dòng)螺柱送料裝置、自動(dòng)螺柱焊接工裝夾具，見(jiàn)圖1。

3 頂蓋螺柱焊常見(jiàn)故障

常規螺柱焊的故障基本為四類(lèi)，材料因素、焊接能量輸入參數、焊槍行為參數、焊接過(guò)程不確定因素等4個(gè)方面。對某公司生產(chǎn)線(xiàn)半年時(shí)間的生產(chǎn)運行進(jìn)行統計，如圖2（螺柱焊設備半年來(lái)的設備故障頻次、處理時(shí)間及影響統計）。從6月至12月螺柱焊故障共計212次，累計停機2152分鐘，停線(xiàn)946分鐘。故障率高，已經(jīng)影響到正常的的生產(chǎn)，需要進(jìn)行改進(jìn)。

根據返修故障處理記錄分類(lèi)匯發(fā)現，影響停線(xiàn)的主要原因為其中兩項，一是螺釘尺寸不合卡釘、二是焊接過(guò)程螺柱卡釘（圖3）。

由于螺釘尺寸不合格，返修時(shí)需要頻繁拆裝自動(dòng)送料設備，導致設備損傷嚴重，而設備故障頻發(fā)，會(huì )影響生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)能輸出。經(jīng)過(guò)大量檢查對比，發(fā)現螺柱尺寸不合主要有以下6種缺陷，見(jiàn)圖4：

原因二為頂蓋焊接過(guò)程中，零件位置與焊槍的位置相對有偏移。主要表現為零件Z向的尺寸有波動(dòng)。螺柱焊的過(guò)程如圖5，整個(gè)過(guò)程為引弧-焊接電弧-頂鍛-冷卻凝固。其中螺釘提升高度對引弧的影響重大，提升高度過(guò)大時(shí)，電弧不穩地，容易電弧漂移和吹偏。提升高度過(guò)小，容易短路短弧。因此零件的穩定性差時(shí)（即螺釘與零件距離不確定時(shí)），會(huì )造成引弧過(guò)程不穩定，甚至螺釘從卡頭中脫落無(wú)法正常焊接或焊槍被粘在頂蓋零件上，造成焊槍焊接時(shí)成功率下降，嚴重時(shí)螺柱焊導電嘴夾頭燒蝕。

4 改進(jìn)方法

對螺釘尺寸不合卡釘問(wèn)題：拉弧螺柱焊對螺釘的要求不高，螺釘材質(zhì)與木材接近，斷面有3-5度的錐度即可。但需要滿(mǎn)足螺釘尺寸穩定，良好的一致性才可以提高螺柱焊設備的穩定性。 圖6為三種采購的螺釘對比。

經(jīng)過(guò)測量?jì)煞N進(jìn)口的釘子尺寸穩定性好，尺寸誤差小，同時(shí)外觀(guān)質(zhì)量光澤度好，但某國產(chǎn)的釘子尺寸不穩定，外觀(guān)表面質(zhì)量也較差。分別對三種不同螺釘進(jìn)行焊接試驗，某國產(chǎn)螺釘卡釘頻次是兩種進(jìn)口螺釘（尼爾森、埃姆哈特）的三倍。由此可見(jiàn)，螺釘的尺寸穩定性對焊接穩定定影響重大。

對焊接過(guò)程螺柱卡釘問(wèn)題：首先改進(jìn)螺柱焊鉗的槍頭，在目前推薦在焊槍前端增加保護套裝置見(jiàn)圖7。增加保護套實(shí)際是實(shí)現零件與焊槍的距離固定。焊槍焊接時(shí)：

1）如卡頭帶螺柱，螺柱會(huì )正常焊在工件上;

2）如卡頭不帶螺柱（沒(méi)有螺釘送大卡頭或螺釘脫落），保護套會(huì )跟板件接觸，無(wú)法形成焊接回路，焊槍不焊接，保護套起到保護卡頭不被焊在工件上。

H1為螺柱到工件的距離;H2為保護套到工件的距離;H3為卡頭到工件的距離;

如圖8、9為選用進(jìn)口尼爾森螺釘及焊槍頭改進(jìn)后的故障收集情況。通過(guò)選用尺寸穩定的螺栓和設備的改進(jìn)，故障率明顯減少，設備運行穩定性提高。

5 結論

由改進(jìn)實(shí)驗及結果統計可知，對螺柱焊故障進(jìn)行分類(lèi)，通過(guò)規范螺釘尺寸，質(zhì)量一致性，可以大幅減少卡釘問(wèn)題。同時(shí)針對槍頭改造，通過(guò)增加螺柱槍頭的保護套裝置可以減少焊接過(guò)程不確定因素的影響。提高了螺柱輸送的穩定性，減少問(wèn)題發(fā)生頻次的同時(shí)也為螺柱焊出現問(wèn)題后快速恢復提供有效技術(shù)支持，降低故障對生產(chǎn)線(xiàn)的影響。