汽車車身中頻電阻點(diǎn)焊過程穩(wěn)定性在線評價.pdf

1、電阻點(diǎn)焊是汽車車身的主要連接工藝。由于受到生產(chǎn)現(xiàn)場眾多因素的干擾，車身焊點(diǎn)質(zhì)量參差不齊，質(zhì)保措施必不可少。焊后探傷或破壞性抽檢均無法保證焊點(diǎn)得到100％檢測，因此點(diǎn)焊質(zhì)量在線監(jiān)控成為了業(yè)內(nèi)公認(rèn)的保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率的最有效方法，但至今仍未實現(xiàn)。本文以實現(xiàn)車身焊點(diǎn)100%在線監(jiān)測為目標(biāo)，開展了中頻點(diǎn)焊過程監(jiān)控與質(zhì)量評價技術(shù)的研究，通過改進(jìn)傳統(tǒng)點(diǎn)焊過程信息測量技術(shù)，提出了兼顧測量準(zhǔn)確性與安裝實施性的監(jiān)測方法，以此為基礎(chǔ)研發(fā)了點(diǎn)焊監(jiān)控裝

2、置并成功獲取現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立了面向不同需求層次的過程穩(wěn)定性評價算法，表征了焊點(diǎn)質(zhì)量的一致性，并識別了現(xiàn)場不穩(wěn)定因素，為點(diǎn)焊質(zhì)量評價技術(shù)提供新的研究思路。
　　首先，本文進(jìn)行了中頻點(diǎn)焊過程電學(xué)量的測量技術(shù)研究。利用建模、仿真、實驗等多種研究手段，指出傳統(tǒng)算法在計算中頻點(diǎn)焊次級電阻時存在誤差較大的問題：電壓電流有效值比值算法無法抑制電阻中的感性分量，次級電阻的典型計算誤差為35%；電壓電流平均值算法可在電流恒定時抑制電阻中的感性分量

3、，但是在通電初期電流變化階段的典型計算誤差高達(dá)300%。針對該問題，本文提出了求解次級電阻的迭代算法：根據(jù)電壓平衡方程和能量平衡方程列出二元方程組，并使用雅克比迭代法進(jìn)行求解。研究結(jié)果表明，無論在恒流模式還是變電流模式下，采用該算法的計算結(jié)果都更接近真實電阻值，理論計算誤差不超過0.075%。
　　隨后研究了中頻點(diǎn)焊過程機(jī)械量的測量技術(shù)。提出了在絲杠末端安裝旋轉(zhuǎn)編碼器測量焊鉗動電極位移的方法，有效消除了皮帶輪傳動誤差，將測量精度提

4、高至±4μm。同時，提出了通過測量焊鉗臂應(yīng)變間接測量焊鉗靜電極位移的方法，測量精度可達(dá)±4.8μm。利用建模、實驗等研究手段，指出靜電極位移在總電極間位移中占有相當(dāng)大的比例，通過同步測量動、靜兩個電極的位移并進(jìn)行整合，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法忽略靜電極位移的不足，顯著提高了電極間位移的測量準(zhǔn)確性，理論測量誤差不超過±8.8μm。
　　在測量技術(shù)的研究基礎(chǔ)上，本文研發(fā)了具有數(shù)據(jù)記錄與網(wǎng)絡(luò)通訊功能的中頻電阻點(diǎn)焊監(jiān)控裝置并成功應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場。在對

5、現(xiàn)場車身點(diǎn)焊監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析中，發(fā)現(xiàn)不同工件上相同位置焊點(diǎn)的電學(xué)量存在統(tǒng)一的變化趨勢，但又表現(xiàn)出一定的離散性，最大差異可達(dá)110%。針對該現(xiàn)象，本文提出以過程穩(wěn)定性作為評價指標(biāo)的點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)控方法，用于評價質(zhì)量的一致性。首先建立了針對相同位置焊點(diǎn)的焊接過程整體穩(wěn)定性離線評價算法：統(tǒng)計電學(xué)量瞬時值的變異系數(shù)，將其加權(quán)平均值作為穩(wěn)定性指標(biāo)。研究結(jié)果表明，該方法既能夠準(zhǔn)確表征焊點(diǎn)質(zhì)量的一致性，也能夠用于識別現(xiàn)場不穩(wěn)定因素。將該方法應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場，

6、發(fā)現(xiàn)造成焊接過程穩(wěn)定性不良的主要因素是不良接觸狀態(tài)，直接原因是裝配間隙過大與焊鉗姿態(tài)不佳。
　　在此基礎(chǔ)上，本文又提出了針對單次焊接過程穩(wěn)定性的在線評價方法：計算相同位置焊點(diǎn)的電學(xué)量瞬時平均值并定義為“樣板”曲線，將單次焊接過程的電學(xué)量曲線與“樣板”曲線之間的差異作為穩(wěn)定性指標(biāo)。研究結(jié)果表明，具有良好穩(wěn)定性焊點(diǎn)的評價指標(biāo)服從對數(shù)正態(tài)分布，根據(jù)3σ原則可將合格門限值設(shè)定為20%（eμ+3ζ）。通過比較每個焊點(diǎn)的在線評價指標(biāo)與合格門限