汽车制造的核心技术：四大工艺与机器人

2021年10月26日

对于汽车工业来说，在进入新能源时代后，由于不需要变速箱等传统汽车行业所需的原材料和零部件，造车难度便有所降低。而作为最早开始运用机器人的工业场景，飞速发展的汽车制造业不仅仅是对工业机器人有所需求，更多的反而是为工业机器人的发展提供反向的技术提升和创新迭代。

对于整车厂来说，只有四大工艺是核心内容，也就是冲压、焊接、喷涂和总装。而工业机器人在这些工艺中，主要担当上下料、焊接、喷漆涂装、打磨，以及码垛搬运工作。

第一步：冲压

相较于其他工艺，是最简单的一个。多种车型都可以在一条冲压线上完成生产制造。首先借助2台六轴工业机器人或5台七轴工业机器人，将钢板送入清洗机、开卷机、进料、传输系统，将钢板进行清洗、开卷、还原和粗剪。即便是粗剪的精度也有0.1毫米，与一根头发丝直径相当。待钢板被切割成大小合适版块后，进行冲孔、切边，方可进入冲压工序。

在这个环节里面，搬运机器人为冲压零件提供上下料的搬运，零件尺寸不断变化变化以及受上下料空间限制，还需要考虑运动半径等因素，所以具有多关节、长距离、高负载等特点。

如ABB的七轴机器人，就应用于自动冲压生产线，能够满足板料的堆垛、各工序之间的冲压、冲压作业的传递、线端作业的输出等。

第二步：焊接

将冲压好的钢板，进行焊接。即将车身板件进行局部加热、或同步加热、加压合成一起，直到形成车身总体形状。焊接也是机器人应用最广泛的步骤。焊接机器人在汽车制造中发挥着不可替代的作用。

在汽车车身制造中应用最广的是点焊，焊接的好坏直接影响了车身的强度。据统计，每辆汽车车身上，大约有3000—4000个电阻点焊焊点。其中有60%是点焊机器人负责，尤其是在大批量汽车生产线上，所用点焊机器人数量能达到150多台。弧焊机器人多数应用在多块金属连续结合处的焊缝工艺，可以完成自动送丝，熔化电极并能在气体保护条件下进行焊接。比如库卡KR IONTEC六轴负载机器人，就可以通过搭载激光焊接应用、配合通快双环形激光焊接工艺，实现高质量焊接工艺。日本安川电机的点焊用机器人中，通过电缆内置防止干涉并确保可动范围的SP225H中空手臂机器人，采用扁平马达设计、搭配Ｃ型焊钳、中空管线包，进而减少与本体、工件的干涉，实现高品质焊接。

第三步：涂装

涂装属于表面处理，酸洗后的电泳技术就可以解决车身大面积的涂装，目前较为流行的汽车喷涂工艺就是3C1B工艺，而在电泳涂层后，那些不能覆盖到的死角，就会由工业机器人来完成。完整的机器人喷涂系统一般由系统集成商对各功能模块进行组合而成。基本上都是针对单一车型定制的。喷涂工艺需要大型传送装置和电泳槽，同时还需要ISO7-8级无尘室，基建成本较高。电泳喷涂消耗电力很高，是汽车四大工艺中电力消耗最高的工艺，平均每辆车在喷涂环节耗电高达900-1200度。是运营成本最高的环节。日本发那科能够提供全套机器人喷涂系统，由于性价比高且大部分零件在国内生产，使得发那科在喷涂机器人领域市场占有率第一，喷涂机器人的价格也远比焊接机器人要高，通常是它的2-3倍。发那科的P-250iB机器人就兼具喷涂和开关门功能较常规方案能节省多台开门机器人，降低了成本。

而从电机开始做起的日本安川得机器人负载大稳定性高，而且体型较小，如MPX3500挂壁式喷涂机器人，扩大工作范围同时缩减了工位整体尺寸，白车身内外板可以同时喷涂作业。