张荣新1，汤旭东2，金爱龙2，金亚娟2

(1. 上海汽车集团股份有限公司乘用车公司，上海201804）

(2. 同高先进制造科技（太仓）有限公司，江苏 太仓215400)

作者简介：张荣新（1976—），男，工程师,主要研究方向为焊装夹具的设计优化及实证研究，zhangrongxin@saicmotor.com.

通讯作者：金亚娟，女，博士研究生，jinyajuan@tg-amt.com.

摘要：针对白车身顶盖/侧围激光钎焊工装夹具存在的工艺流程复杂、柔性化较低等问题，创新设计了一种轨迹自适应及控制压力实时反馈的激光焊接随行双边压轮。首先对新型随行双边压轮的机械结构进行详细设计；其次对其气动和伺服控制系统进行设计；最后对整个产品进行加工实现和系统集成测试。试验结果表明，新型夹具在生产过程中不仅能优化工位柔性，提高工作节拍，而且能更好地控制焊接过程中焊缝的质量，即设计的新型随行夹具可最大程度满足现场焊接需求。

关键词：激光钎焊；随行双边压轮；控制系统；压力反馈

中图分类号：TG439.4;TH165   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)04-0091-04

20世纪80年代激光技术开始运用于汽车制造领域，其因能量密度集中、焊接速度快、焊缝强度高、焊接变形小等优势逐渐取代了传统焊接工艺在白车身制造上的应用［1］。激光钎焊作为激光焊接的一种，相比较熔焊，可以获得更为光滑的焊缝表面和更高的接头强度，从而提高整车的安全性能［2］。目前在白车身制造中，激光钎焊主要用于前后盖、车顶及侧围等部位的连接［3］。

随着连接工艺的革新，辅助连接时的工装夹具将不再适应新工艺的需求，如焊接工艺精度要求、工作节拍等。另外，随着汽车行业的快速发展，主机厂已不再局限于单一车型大批量的生产模式［4］，而传统的工装夹具为胎模组件，已不能实现多种车型共线。为了提高工装夹具精度，改善工位柔性，优化工作节拍，本文设计了一种新型车顶激光钎焊随行双边压轮，并进行了随行双边压轮及其驱动控制设计,该夹具具有轨迹自适应和压轮压力实时检测及反馈控制功能。

1 工装夹具存在的问题

图1是白车身顶盖与侧围激光钎焊的传统工装夹具。在激光焊接过程中，需要借助工装夹具控制自由面来实现顶盖夹紧和焊缝间隙尺寸要求，传统的工作方式是通过抓手抓取工装夹具来辅助激光焊接。其存在以下问题：

1）胎模结构复杂、笨重，操作切换不方便，需要单独的机器人配合使用；

2）每个抓手的设计需要与待生产的车件型面保持一致，所以设计的每个胎模只适合单一车型使用，不能多车型共线；

3）由于设计的胎模体积较大，因此激光房建造占用面积较大，从而造成车间钢结构及空间结构的利用率较低；

4）胎模的使用，使车顶前后的压力不能根据每个焊接位置需要的实际压力进行调节，而在焊接过程中焊缝上的压力并不是一致的，并且每个车件的面型也并非一致，因此胎模的使用会给焊接工艺带来不利影响。