基于机器人技术的商用车白车身焊接工艺研究

引言

商用车白车身作为整车承载框架，其焊接质量直接关系到行驶安全与使用寿命。商用车车身普遍具有尺寸大（如货车驾驶室长度超 2.5 米）、结构复杂（包含车架、驾驶室、车厢等部件）、焊点密集（单车型焊点超 3000 个）等特点，传统人工焊接易出现焊偏、虚焊等问题，合格率仅 85% 左右，且人均日焊接量不足 500 点，难以满足量产需求 [1]。工业机器人焊接凭借重复定位精度达±0.05mm 、连续工作稳定性强等优势，在乘用车领域已普及，但商用车因承载大、材料厚（部分部件钢板厚度达 8mm），对机器人焊接的强度和一致性要求更高 [2]。因此，研究基于机器人技术的商用车白车身焊接工艺，对推动商用车制造升级意义重大。

一、机器人技术在商用车白车身焊接中的工艺基础与技术特点

1.1 商用车白车身的结构特征及焊接工艺要求

商用车白车身结构因车型而异，货车白车身以驾驶室为核心，包含地板、前围、后围等部件，采用框架式结构，关键部位需承受驾驶室与货箱的连接应力；客车白车身为厢式结构，侧围、顶围焊接需保证整体密封性 [3]。焊接工艺要求主要体现在三方面：强度上，车架纵梁与横梁的焊接接头抗拉强度需⩾450MPa ；精度上，驾驶室门框对角线误差需 ⩽2mm ，否则影响车门装配；一致性上，同批次车型焊点强度波动范围需控制在 5% 以内。此外，商用车多采用高强度低合金钢（HSLA），焊接时需避免热变形导致的尺寸偏差。

1.2 机器人焊接系统的组成（机械臂、焊枪、控制系统等）及性能参数

机器人焊接系统由六轴机械臂、专用焊枪、控制系统、送丝机构等组成。机械臂负载能力需根据焊枪重量选择，商用车焊接多采用负载 16-50kg 的型号，工作半径 1.5-3.5m，满足大尺寸车身焊接需求。焊枪采用水冷式熔化极气体保护焊枪（GMAW），能承受大电流（300-500A）焊接，适应厚钢板焊接。控制系统需支持离线编程与实时通讯，响应时间 ⩽10ms ，保证焊接动作流畅。

1.3 机器人焊接相比传统人工焊接的技术优势（精度、效率、稳定性）

机器人焊接在精度上优势显著，重复定位精度比人工焊接（ ±1mm. ）高 20倍，某货车厂应用后，驾驶室焊接尺寸合格率从 82% 升至 98% 。效率方面，机器人可连续工作 24 小时，单台机器人日均焊接量达 3000 点，是人工（800点）的 3.75 倍，一条生产线可减少 80% 焊工数量。稳定性上，机器人焊接参数（电流、电压、速度）波动 ⩽2% ，而人工焊接波动达 10%-15% ，某客车厂数据显示，机器人焊接的焊缝强度一致性提升 40% ，返工率从 15% 降至 3% 。此外，机器人可在恶劣环境（如高温、烟尘）作业，改善工人劳动条件。

二、基于机器人技术的商用车白车身焊接关键技术

2.1 焊接路径的离线编程与动态调整技术

焊接路径离线编程技术通过三维建模软件（如 RobotStudio）在计算机中规划焊接轨迹，无需占用生产设备，编程效率提升 60%^[4] 。针对商用车白车身复杂结构，可采用“分区编程 + 路径优化”策略，将车身分为驾驶室、车架等区域，分别生成路径后拼接，减少机械臂空行程。动态调整技术通过传感器检测工件实际位置与模型的偏差，自动修正路径，某货车厂应用后，因工件定位误差导致的焊接缺陷减少 70% 。当批量生产中出现微小尺寸波动时，系统可在 50ms 内完成路径补偿，保证焊接精度。

2.2 焊缝实时跟踪与自适应焊接参数调节技术

焊缝实时跟踪技术采用激光视觉传感器，通过高频采集图像识别焊缝位置偏差并反馈给机器人，实现高精度跟踪 [5]。针对商用车常见的搭接、角接焊缝，传感器可自动识别坡口形状，灵活调整焊枪姿态。自适应参数调节技术能根据板厚、间隙实时改变焊接参数，如间隙增大时，自动调整电流和填充量以避免未焊透缺陷。某客车侧围焊接应用该技术后，焊缝成形不良率显著下降，有效适应了批量生产中的工件差异。

2.3 焊接质量在线检测与缺陷识别技术

焊接质量在线检测技术通过红外热像仪监测焊接过程温度场，温度超过阈值（如 800^∘C ）时预警，预防烧穿缺陷；电弧传感器实时分析焊接电流电压波形，识别虚焊、气孔等缺陷，识别准确率达 92% 。缺陷识别后，系统自动标记缺陷位置并报警，便于后续返修。某生产线应用后，焊接缺陷检出率从 60% 提升至 98% ，避免了缺陷流入下道工序。同时，检测数据自动存入数据库，形成质量追溯体系，可追溯到具体机器人、时间和参数，助力工艺持续改进。

三、机器人技术在商用车白车身焊接中的应用成效

3.1 不同车型（货车、客车）白车身机器人焊接的工艺适配案例

货车白车身焊接聚焦车架与驾驶室，某重卡企业采用多台机器人焊接车架，通过“双机器人协同焊接”技术，对称焊缝同时施焊以减少热变形，保障车架直线度符合严苛标准。同时，针对驾驶室复杂结构，优化机器人焊接路径，避免干涉。客车白车身以大型厢体结构为核心，某客车厂搭建柔性生产线，兼容多种长度车型，通过快速更换焊枪和调用程序缩短车型切换时间，满足多品种小批量生产需求，确保焊缝外观质量稳定，且能应对厢体不同部位的焊接需求。

3.2 机器人焊接工艺对生产效率与焊接质量的提升数据

某商用车企业引入机器人焊接后，生产线节拍大幅缩短，日产能显著提升，有效应对市场订单波动。焊接质量方面，关键焊缝强度达标率大幅提高，达到国际先进水平；车身尺寸精度波动范围缩小，后续装配工序的调整时间明显减少，降低返工率。成本效益上，虽然机器人初期投入较高，但一条生产线年节约人工成本显著，设备回收期较短，同时因质量提升减少售后索赔，年间接收益可观，提升企业整体竞争力。

四、结论

基于机器人技术的商用车白车身焊接工艺能显著提升焊接质量与生产效率。商用车白车身结构复杂、要求高，机器人焊接系统在精度、效率、稳定性上优势明显。焊接路径编程与调整、焊缝跟踪与参数调节、质量在线检测等关键技术，保障了机器人焊接的适用性与可靠性。应用案例表明，机器人焊接适配不同商用车车型，能大幅提升生产效率与质量，具有良好经济效益。未来，协作机器人、数字孪生等技术的应用将推动该工艺向更智能、柔性化方向发展，为商用车制造升级提供有力支撑。

参考文献：

[1] 叶坤 . 商用车国六后处理器机器人焊接生产线特点研究 [J]. 电焊机 ,2020,50(03):41-48+141-142.

[2] 郝可 , 莫云霞 , 邢向宇 , 等 . 商用车纵梁切割机器人离线编程技术研究与应用 [J]. 锻压装备与制造技术 ,2025,60(03):74-76.

[3] 周伟 .AI 赋能机器人：拥抱更多应用场景 [N]. 青岛日报 ,2024-05-14(001).

[4] 钱 文婷 . 国 产 机 器 人 纷 纷 出 海“ 打 工 ”[N]. 新 民 晚 报 ,2025-02-22(003).

[5] 吕家友, 李金山, 温强龙, 等. 机器人视觉引导在焊装车间的应用[J].汽车制造业 ,2020,(10):46-48.

作者简介：刘峰（1989.6-），男，汉族，江西吉安，本科，助理工程师，主要从事工作方向：机械制造自动化