在飛機結構制造中,機器人攪拌摩擦焊系統有望應用于復雜曲面機身壁板焊接制造,實現長桁、隔板、框與蒙皮,以及機翼結構的焊接。歐宇航已將機器人靜軸肩攪拌摩擦焊用于空客A380翼肋、翼盒、機身窗體加強結構產品的試制。日本川崎重工將機器人攪拌摩擦點焊應用于直升機艙門的研制。在汽車結構制造中,機器人攪拌摩擦焊系統有望應用于復雜曲面車體結構制造,實現復雜車體結構及不等厚裁剪板的焊接,日本川崎重工已將機器人攪拌摩擦點焊應用于汽車車門結構件的批產,采用機器人攪拌摩擦焊也可以實現電動汽車(或混合動力汽車)電池托盤的焊接。在電力電子行業各類散熱產品的制造中,機器人攪拌摩擦焊優勢更為突出,采用該項技術與裝備,可以實現各類散熱產品(如冷板、液冷風冷散熱器、電機電池殼體、IGBT、ECU散熱器)的高效率、高質量生產制造。在消費電子行業,機器人攪拌摩擦焊的工程化應用方面也取得了長足發展,德國KUKA機器人集團與歐宇航(EADS)創新工作室合作研發的機器人攪拌摩擦焊系統,已用于蘋果公司iMac高端一體機產品殼體的焊接生產(見下圖)。
機器人攪拌摩擦焊技術發展趨勢淺析
機器人攪拌摩擦焊技術與裝備,是近年來攪拌摩擦焊技術與高端裝備的重要發展方向,已成為當前國際攪拌摩擦焊技術研發熱點,并得到了國內外焊接工程技術人員和工業用戶的廣泛關注。當前機器人攪拌摩擦焊技術,亟待解決以下幾方面關鍵技術:
適用于攪拌摩擦焊接的重載工業機器人本體設計與制造技術。
適用于機器人焊接的攪拌摩擦焊機頭設計與制造技術,尤其是新型攪拌摩擦焊工藝的運用,如攪拌摩擦點焊、靜軸肩攪拌摩擦焊、雙軸肩攪拌摩擦焊等。
機器人攪拌摩擦焊系統集成技術,尤其是與多種傳感控制系統的集成,以實現智能化自動化焊接。
冗余自由度機器人攪拌摩擦焊路徑規劃及協同控制技術。將機器人與外部軸、變位機或多臺機器人機器人系統集成實現高效作業,是智能焊接機器人發展的重要方向。
機器人攪拌摩擦焊路徑和工藝規劃技術。當前工業產品多具有小批量多品種特征,要求生產線具備柔性制造能力。采用工業機器人進行攪拌摩擦焊時,對焊接順序及作業路徑必須進行工藝規劃,并通過離線編程實現干涉檢驗和指令生成,而且必須結合前序生產過程實時信息,對后續加工過程進行同步調整。