在飞机结构制造中,机器人搅拌摩擦焊系统有望应用于复杂曲面机身壁板焊接制造,实现长桁、隔板、框与蒙皮,以及机翼结构的焊接。欧宇航已将机器人静轴肩搅拌摩擦焊用于空客A380翼肋、翼盒、机身窗体加强结构产品的试制。日本川崎重工将机器人搅拌摩擦点焊应用于直升机舱门的研制。在汽车结构制造中,机器人搅拌摩擦焊系统有望应用于复杂曲面车体结构制造,实现复杂车体结构及不等厚裁剪板的焊接,日本川崎重工已将机器人搅拌摩擦点焊应用于汽车车门结构件的批产,采用机器人搅拌摩擦焊也可以实现电动汽车(或混合动力汽车)电池托盘的焊接。在电力电子行业各类散热产品的制造中,机器人搅拌摩擦焊优势更为突出,采用该项技术与装备,可以实现各类散热产品(如冷板、液冷风冷散热器、电机电池壳体、IGBT、ECU散热器)的高效率、高质量生产制造。在消费电子行业,机器人搅拌摩擦焊的工程化应用方面也取得了长足发展,德国KUKA机器人集团与欧宇航(EADS)创新工作室合作研发的机器人搅拌摩擦焊系统,已用于苹果公司iMac高端一体机产品壳体的焊接生产(见下图)。
机器人搅拌摩擦焊技术发展趋势浅析
机器人搅拌摩擦焊技术与装备,是近年来搅拌摩擦焊技术与高端装备的重要发展方向,已成为当前国际搅拌摩擦焊技术研发热点,并得到了国内外焊接工程技术人员和工业用户的广泛关注。当前机器人搅拌摩擦焊技术,亟待解决以下几方面关键技术:
适用于搅拌摩擦焊接的重载工业机器人本体设计与制造技术。
适用于机器人焊接的搅拌摩擦焊机头设计与制造技术,尤其是新型搅拌摩擦焊工艺的运用,如搅拌摩擦点焊、静轴肩搅拌摩擦焊、双轴肩搅拌摩擦焊等。
机器人搅拌摩擦焊系统集成技术,尤其是与多种传感控制系统的集成,以实现智能化自动化焊接。
冗余自由度机器人搅拌摩擦焊路径规划及协同控制技术。将机器人与外部轴、变位机或多台机器人机器人系统集成实现高效作业,是智能焊接机器人发展的重要方向。
机器人搅拌摩擦焊路径和工艺规划技术。当前工业产品多具有小批量多品种特征,要求生产线具备柔性制造能力。采用工业机器人进行搅拌摩擦焊时,对焊接顺序及作业路径必须进行工艺规划,并通过离线编程实现干涉检验和指令生成,而且必须结合前序生产过程实时信息,对后续加工过程进行同步调整。