中国激光拼焊的那些事：收购与自主研发

2013-04-07 10:38

　　激光拼焊生产线主要由以高功率激光作为焊接热源，是一个必须采用焊接专用工序及其设备、上下料机器人及其设备、质量检测及其设备和生产人员组成的复杂制造系统，具有自动化程度高、投资大、开发周期长的特点。对于批量生产、多板、非直线焊逢的零部件焊接，其发展方向是由全自动激光拼焊生产线来实现。

　　影响激光拼焊产品焊接质量的因素很多，且影响的方式各不相同。各影响因素不仅单独影响产品焊接精度，同时这些影响因素之间相互关联且相互影响。为了保证焊接产品的焊接质量，仅考虑单独工序的焊接过程本身是不够的，即使各相对独立的焊接加工设备的工序能力能满足要求，也无法做到保证整个激光拼焊产品的总体质量要求。

　　从目前的激光拼焊的发展来看，激光拼焊产品结构越来越复杂，形状特征更加多变，激光拼焊加工的工艺参数和工艺流程的变化对焊接质量的不同影响，不仅和激光器、拼焊板材本身固有的属性有关，而且和系统实际运行中的随机因素有关，因而增加了系统分析的复杂性。

　　2 激光拼焊生产线规划的主要问题

　　一般认为，规划是确定在给定约束下用有限的资源来实现理想目标，它是人的动机与行为之间的协调环节。激光拼焊生产线的规划主要解决激光拼焊制造过程中的以下问题：

　　1)焊接制造系统总体设计，合理布置车间和生产线；

　　2)焊接专用设备设计、选择和优化；

　　3)焊接生产工艺确定和工艺参数优化；

　　4)生产节拍合理性、合理匹配设备利用率等；

　　5)确定库存和警戒线、物流供应、物料存放；

　　6)生产过程的质量保证和质量管理。

　　2.1 激光拼焊生产线的工艺设计

　　激光拼焊工艺规划是在对激光焊接产品的结构和功能的分析基础上，提供设计过程和可加工性评价的工艺规划。其目标是将原材料转换为给定形状的产品所必须完成的过程；其主要内容是确定具体的加工工艺路线和内容，包括机器人上下料、工装夹具、焊接设备和方法、焊接参数、工件的物流输送方式等，为生产线宏观规划阶段焊接专用设备原型设计和选择、生产能力预计和投资前的生产分析等提供依据。

　　激光拼焊产品特有的工艺特征增加了工艺规划的难度，激光拼焊产品的工艺规划是保证产品的焊接质量及焊接工艺是否成功的一个关键步骤。利用热弹塑性有限元方法和残余塑变有限元方法研究激光拼焊产品加工的焊接方法与工艺参数优化，为激光拼焊生产线的工艺规划提供了重要依据。

　　激光拼焊一般由多块焊板(分元件)经工装、焊接、检测等工序得到成品(总元件)；而每个分元件在进入焊接加工前，也需要进行工装、切割、检测、清洗等工序，得到以总元件加工为总结点以分步加工为分节点的有序树形结构，如下图2所示。

　　 2.2 激光拼焊生产线的布局规划