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大族激光趙斌：激光焊接自動(dòng)化在汽車動(dòng)力傳動(dòng)行業(yè)的應(yīng)用
2020-12-17
大族激光希望做中國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)裝備及自動(dòng)化的主要供應(yīng)商，這是我們的愿景，也是目標(biāo)。
2020年12月3-4日，由蓋世汽車主辦，上海市嘉定區(qū)經(jīng)濟(jì)委員會(huì)特別支持的“2020中國(guó)汽車動(dòng)力總成電氣化國(guó)際峰會(huì)”在上海汽車城瑞立隆重召開。峰會(huì)期間，大族激光智能裝備集 團(tuán)高功率焊接中心高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理 趙斌發(fā)表了演講主題。
大族激光智能裝備集團(tuán)高功率焊接中心高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理 趙斌
以下為演講實(shí)錄：
尊敬的各位現(xiàn)場(chǎng)來賓朋友們，大家上午好！我是來自大族激光智能裝備集團(tuán)的趙斌，今天跟大家分享的是激光焊接自動(dòng)化在汽車動(dòng)力傳動(dòng)行業(yè)的應(yīng)用。
我分享的內(nèi)容主要分為三個(gè)方面：一個(gè)是大族激光智能裝備集團(tuán)的公司簡(jiǎn)介，一個(gè)是激光焊接自動(dòng)化在汽車動(dòng)力傳動(dòng)行業(yè)的應(yīng)用案例展示，第三個(gè)是我們?cè)谥悄苤圃爝@一塊做的一些創(chuàng)新、實(shí)踐與服務(wù)。
大族激光目前全球員工是1萬3千余人，其中研發(fā)人員占比超過35%，從右邊這張圖我們可以看到，從2004年上市到現(xiàn)在，每一年的業(yè)績(jī)基本上都是在穩(wěn)步增長(zhǎng)的，2018、2019年因?yàn)檎麄€(gè)大環(huán)境原因和中美貿(mào)易戰(zhàn)我們的業(yè)績(jī)略有下滑，我們還是以95.6億人民幣在全球激光上市公司中排行第二，我們的專利技術(shù)和發(fā)明專利都是名列前茅的，在智能裝備制造企業(yè)全球top100中我們排到第70位，是中國(guó)激光行業(yè)的第一名。
這是我們公司的發(fā)展歷程，從1996年成立走到2020年，大致分為4個(gè)階段，一個(gè)是創(chuàng)業(yè)的原始積累，包括到后面的快速擴(kuò)張、品牌快速發(fā)展到智能轉(zhuǎn)型升級(jí)，2016年的時(shí)候克強(qiáng)總理到大族激光也對(duì)我們?nèi)〉玫某煽?jī)做出了充分肯定，我們公司的發(fā)展歷程也是深圳這座改革開放充滿創(chuàng)新的城市的一個(gè)發(fā)展縮影。
這是我們的產(chǎn)業(yè)布局，我們的總部在深圳的深南大道，在寶安區(qū)機(jī)場(chǎng)附近有我們兩塊大的生產(chǎn)基地，我們?cè)谔旖?、北京、蘇州、長(zhǎng)沙都有工業(yè)園區(qū)和分公司，在美國(guó)也有我們的營(yíng)銷服務(wù)中心。
我們智能裝備集團(tuán)是大族激光下面的子集團(tuán)，主要致力于中高功率激光智能裝備與核心器件自主開發(fā)、生產(chǎn)、銷售與服務(wù)一條龍。這些是我們車間的一些展示。剛剛周總也說了，大族激光進(jìn)入了大國(guó)重器，這個(gè)視頻大家可以在網(wǎng)上看到，我們是全球第三家突破了三維五軸激光機(jī)床與功能部件自主研發(fā)的企業(yè)，我們也在不斷創(chuàng)新，把一些核心的技術(shù)掌握在自己的手里面。這是美國(guó)激光學(xué)會(huì)成立50周年以來中國(guó)企業(yè)首次當(dāng)選為理事單位，在美國(guó)時(shí)代廣場(chǎng)這個(gè)巨幅的廣告當(dāng)時(shí)在業(yè)內(nèi)引起了非常大的反響，中國(guó)作為唯一一家，不僅是中國(guó)的驕傲也是亞洲的驕傲。我們持續(xù)不斷地努力，默默耕耘也獲得了很多的榮譽(yù)資質(zhì)，政府和各行各業(yè)都對(duì)我們做出了很大的肯定，像激光行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)制定單位、智能制造試點(diǎn)示范企業(yè)，紅色的這個(gè)是我們最近獲得的榮譽(yù)，主要是表彰我們的一些技術(shù)突破。
我們的業(yè)務(wù)范圍主要是二維、三維的切割，激光焊接、激光焊裝線、激光切管、自動(dòng)化生產(chǎn)線，包括3D打印、折彎等核心部件的產(chǎn)供銷一條龍。
第二部分跟大家講一下我們?cè)诩す夂附幼詣?dòng)化方面的應(yīng)用案例。這些是核心器件，一個(gè)是激光器、操作光纖；第二個(gè)是焊接頭，這是核心器件也叫光源部分；第三個(gè)是機(jī)器人和機(jī)床主要是帶動(dòng)焊接頭運(yùn)動(dòng)；第四個(gè)是夾具，它可以進(jìn)行定位和壓緊，防止焊接過程中變形；第五個(gè)是控制系統(tǒng)，相當(dāng)于設(shè)備的靈魂和大腦；第六個(gè)部分就是焊接工藝，這個(gè)是大家經(jīng)常忽略的部分。大族激光這幾年積累了比較完善的工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，面對(duì)不同的材料、不同的焊縫形式、不同的厚度我們能夠快速拿出一套比較可靠的工藝解決方案，這是我們的一個(gè)優(yōu)勢(shì)，也是一臺(tái)設(shè)備成功與否的關(guān)鍵。
這是目前我們對(duì)激光焊接工藝大致的一個(gè)分類，第一個(gè)是激光自熔焊，這是比較常見的，還有激光填絲焊，通過激光+焊絲擴(kuò)大一些組織性能，可以改善焊縫的一些組織。第三個(gè)是激光遠(yuǎn)程焊，在汽車行業(yè)的復(fù)合件用的非常多，像座椅、四門兩蓋等等。第四個(gè)是激光-電弧復(fù)合焊，它是激光和電弧焊兩種資源，在一些厚板領(lǐng)域、工程機(jī)械、航空航天用得比較多。第五個(gè)就是激光釬焊，它在汽車尾蓋和頂蓋上用的比較多。這個(gè)是優(yōu)勢(shì)，可以做到高度自動(dòng)化、生產(chǎn)效率高，焊接變形小，熱輸入量小，還有就是外觀美觀，無接觸焊接，它的精度可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加工工藝，還有就是它是環(huán)保無耗材的加工方式，基本上一套設(shè)備更換一下保護(hù)晶片有可以了。
這是我們?cè)谄噭?dòng)力傳動(dòng)行業(yè)典型的結(jié)構(gòu)件，像齒輪、變速箱、換檔撥叉、輪轂等等，這些傳統(tǒng)汽車部件上面能夠用到激光焊接的，基本上大族激光這幾年都做出了成功的案例。下面我就選出一些比較典型的跟大家分享一下。
這個(gè)是現(xiàn)在新能源汽車電機(jī)定制的激光焊接，它是硅光片疊在一起，通過200或者300焊強(qiáng)同時(shí)進(jìn)行焊接，主要是破壞它的硅層，它的變形非常小，破壞也小，對(duì)鐵芯產(chǎn)生的扭矩就更大，左邊是我們做的單站，右邊是我們做的一條全自動(dòng)化的硅鋼線，它最終的用戶就是給華為做配套的。
這個(gè)是渦輪增壓器調(diào)節(jié)閥，它是難焊材料，是不銹鋼和高溫合金合在一起的，而且它的焊縫直徑非常小，我們通過一個(gè)CCD的檢測(cè)，焊前通過拍照的形式把這種誤差相當(dāng)于就忽略了，即使有誤差也可以通過拍照快速找到焊接的位置，我們是給霍尼韋爾做配套的，這個(gè)設(shè)備他們買了很多在歐洲給寶馬做配套，左邊是我們的一個(gè)視頻。這種渦輪增壓的調(diào)速閥也有各種各樣的結(jié)合形式，我們也針對(duì)不同的形式開發(fā)了不同類型的機(jī)床，有這種直線性的流水線，也有這種轉(zhuǎn)臺(tái)的形式，就是針對(duì)不同的客戶我們也有一個(gè)定制化的需求。
還有一個(gè)在傳統(tǒng)行業(yè)很重要的零部件是差速器，它原來的工藝是通過螺栓的形式，現(xiàn)在我們用激光焊接來做的話可以不用螺栓了，節(jié)省很大的材料，而且它的尺寸和厚度可以大大減小，整個(gè)就降低了它的產(chǎn)品重量，結(jié)構(gòu)做得更加緊湊，變形也很小，它的工差也能夠滿足我們的要求，這樣一套就非常適合做整條的自動(dòng)化線，通過激光清洗它的一個(gè)表面的涂層，然后再壓緊激光打標(biāo)，再做一個(gè)激光焊接，當(dāng)然可以選配它的焊縫智能檢測(cè)系統(tǒng)，再進(jìn)行離線超聲波的檢測(cè)，相當(dāng)于我們可以提供整套的解決方案。
這是傳動(dòng)齒輪，這個(gè)也用的非常多，因?yàn)橛行X輪的含碳量比較高，焊縫的時(shí)候容易開裂，我們就做了一個(gè)焊前的加熱，加熱完之后再進(jìn)行焊接，右邊是我們的一些設(shè)備的案例展示，有3工位的也有6工位的，所有的措施和手段都能夠保證更好的焊接質(zhì)量。
發(fā)動(dòng)機(jī)的彈簧，這個(gè)設(shè)備它本身彈簧鋼不好焊，我們用的是激光填絲焊的工藝，通過機(jī)器人把它的邊緣接進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，通過填充合適的金屬保證它的強(qiáng)度，這一套裝備是我們真正意義上的打進(jìn)北美市場(chǎng)的一個(gè)高功率裝備，它不是國(guó)內(nèi)的企業(yè)買了我們的設(shè)備放到美國(guó)的工廠，而是美國(guó)企業(yè)直接買了我們的設(shè)備放到美國(guó)。
這是一個(gè)雙質(zhì)量飛輪和撓性飛輪，零部件這個(gè)大家都非常熟悉了，它是弧焊和激光焊的對(duì)比，從這個(gè)焊縫質(zhì)量對(duì)比可以看出來，激光焊有非常大的優(yōu)勢(shì)，后續(xù)部需要打磨了，減少了人工的工序，而且在控制變形方面基本上可以做到30絲以內(nèi)，這是弧焊沒法比的。這是我們做的雙質(zhì)量飛輪的工作站，這種大批量的要做在線檢測(cè)，后續(xù)的產(chǎn)品追溯，萬一有召回哪一臺(tái)設(shè)備有問題，我們要能夠馬上準(zhǔn)確地判斷出這臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)這個(gè)零件是什么時(shí)候，是一個(gè)什么樣的工藝參數(shù)，這是我們給國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)之一做的5條雙質(zhì)量的飛輪自動(dòng)化線，包含了自動(dòng)上料、自動(dòng)壓緊、激光打標(biāo)、焊前預(yù)熱、自動(dòng)焊接、平衡、清洗、檢測(cè)，整個(gè)一條自動(dòng)化線做下來就大大減少了人工、提升了效率，這個(gè)也是為什么這個(gè)客戶找我們買了第一條，馬上又買了第二條、第三條。
這是工程機(jī)里的一個(gè)活塞，它是一個(gè)鋼活塞，是42CrMoA的材料，這種材料焊接很容易出現(xiàn)裂紋，那我們是怎么去進(jìn)行控制的呢？我們也是通過一個(gè)焊前預(yù)熱、焊后保溫，我們做了兩條全自動(dòng)化生產(chǎn)線，它原來的工藝是電子塑焊，由于尺寸的原因容易受影響，我們用激光焊來做它的效率品質(zhì)都能夠得到保證，這個(gè)終端客戶就是濰才動(dòng)力，他們現(xiàn)在基本上都是在用激光焊來做。
減振器跟雙質(zhì)量飛輪也差不多，它要保證密封性的成形，盡量打磨除渣，我們也做了全自動(dòng)化的生產(chǎn)線，是不需要人為干預(yù)的。換檔撥叉它原來的加工工藝是通過鑄造，然后在裝備上進(jìn)行一個(gè)裝修，這個(gè)工藝流程非常復(fù)雜，而且廢品率比較高，萬一變形的話還要重新開一套模，對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品、壽命和品質(zhì)都有影響，我們現(xiàn)在直接用精沖，然后再用激光焊接，再來做檢測(cè)變形，這樣做下來的話它的品質(zhì)就大大提高了，同時(shí)它的材料利用率也大大提高了，不需要做那么厚重。
這是我們國(guó)內(nèi)的一些客戶做了各種各樣的工作站，轉(zhuǎn)臺(tái)的、滑臺(tái)的，這是未來的趨勢(shì)，鋁合金的電池托盤，它是5系的鋁合金，下面是放新能源電池的，這個(gè)對(duì)于定形的要求非常高，而且它的焊縫非常多，120條，總成超過9米，我們是怎么來做的呢？我們通過分析，采用兩臺(tái)機(jī)器人同時(shí)對(duì)這一條進(jìn)行焊接，盡量控制它的焊接變形保證效率，而且我們的附件都放在二樓的平臺(tái)，非常節(jié)省空間。
汽車座椅用激光焊也是非常多，座椅的前排后排靠背，基本上這些核心的金屬件都可以用到激光焊接，因?yàn)樗男矢?，便于后續(xù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，不用做得很笨重。通過這些年不斷努力，國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的座椅配套巨頭企業(yè)基本上都在裝配我們的設(shè)備，像佛吉亞、安道拓等等。即使你是新能源車座椅，激光焊都不會(huì)過時(shí)，因?yàn)槭裁窜嚩夹枰渥巍?/p>
這是貨車的輪轂，你要保證它不變形、保證它的強(qiáng)度，那激光焊是非常合適的工藝，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)在輪轂這一塊慢慢都在替換激光焊。這是我們的麥格納客戶，他是1500mpa的高強(qiáng)鋼，我們通過機(jī)器人的涂膠、點(diǎn)焊和激光焊了全自動(dòng)化的生產(chǎn)線，這是我們?cè)谡{(diào)試的時(shí)候拍的一個(gè)視頻，大家可以清晰地看到，我們除了前面的那些點(diǎn)焊、激光焊工藝還配套了涂膠檢測(cè)系統(tǒng)、焊縫跟蹤系統(tǒng)和焊縫在線檢測(cè)系統(tǒng)、激光打標(biāo)，后續(xù)萬一有不良品我們還配了一個(gè)補(bǔ)焊工位，整個(gè)這樣一條全自動(dòng)化線做下來完全可以保證它的產(chǎn)品質(zhì)量，保證27JPH的要求。
除了動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，激光焊接在汽車其他環(huán)節(jié)的應(yīng)用也非常多，以BBA這些為代表的國(guó)際豪華品牌現(xiàn)在基本上都是用我們大族激光的設(shè)備來焊接汽車零部件，國(guó)內(nèi)的主機(jī)廠像一汽、上汽、長(zhǎng)城、比亞迪、吉利都在裝我們的焊裝線設(shè)備。
右下角這個(gè)圖是我們給奧迪Q5的門板焊接，為什么拿出來呢？2016年的時(shí)候克強(qiáng)總理考察的時(shí)候在這臺(tái)設(shè)備面前站了10分鐘，他看到我們國(guó)內(nèi)的設(shè)備不用老外的，用自己的，他很驕傲。
這是我們給上汽做的一個(gè)車架，這種材質(zhì)因?yàn)槿剂系拈g隙比較大，大家可以從左下角看到達(dá)到了2mm，2mm激光焊怎么實(shí)現(xiàn)呢？我們用激光電池輔焊通過兩種電源用在上面，經(jīng)過了大量的測(cè)試之后斷裂的位置發(fā)生在母材而不是焊接區(qū)域，說這說明激光焊接瞬間給這個(gè)材料起了作用，它是4臺(tái)機(jī)器同時(shí)對(duì)車架進(jìn)行焊接，現(xiàn)在這個(gè)車已經(jīng)上市了，而且還賣得還不錯(cuò)。
在超高功率激光焊接裝備我們也做了很多的業(yè)績(jī)，像萬瓦級(jí)別以上的激光器以前都是天價(jià)，現(xiàn)在我們把技術(shù)突破，15kw、16kw、20kw，像右下角20mm的不銹鋼，單面焊、雙面成形，這在原來是無法想象的。
這是國(guó)內(nèi)首套民營(yíng)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，這個(gè)是發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴管，這是一個(gè)薄壁的結(jié)構(gòu)件，焊接對(duì)變形的要求是非常高的，因?yàn)樗苹鸺偷教焐先サ?，右下角可以看到我們?cè)诤盖白隽艘粋€(gè)熱變形的仿真分析，我們通過理論和實(shí)踐，結(jié)合我們?cè)瓉淼慕?jīng)驗(yàn)，這條縫焊多長(zhǎng)、多快，從哪個(gè)地方開始焊、怎么焊我們都是有一套完整的理論體系去做，前段時(shí)間已經(jīng)升空了，大家可以在網(wǎng)上看到。
第三個(gè)方面講一下大族激光在智能制造做的一些創(chuàng)新、實(shí)踐與服務(wù)。首先我們知道激光裝備最核心的就是光纖激光器，我們15kw的光纖激光器已經(jīng)成功應(yīng)用，現(xiàn)在我們的激光切割器上面基本上都是配我們自己的激光器，而且高功率光纖激光器已經(jīng)批量生產(chǎn)和銷售了。光纖激光器最核心的東西就是光纖，我們是國(guó)內(nèi)唯一一家自己做光纖的，我們收購(gòu)了加拿大的公司，把它的技術(shù)拿過來，相當(dāng)于踩在巨人的肩膀上我們走得更快更遠(yuǎn)。
第二個(gè)就是功能部件，除了激光器，像焊接頭、清洗頭、加工頭等等我們已經(jīng)形成了系列化，也掌握了核心技術(shù)，現(xiàn)在我們可以給其他的公司做配套，相當(dāng)于我們不需要受制于人了，也可以給其他的用戶去配我們大族激光自己的焊接器、切割頭這些。
這是我們的一個(gè)智能控制解決方案，整個(gè)大族的數(shù)控系統(tǒng)是我們的工程師在辦公室里面一行一行代碼敲出來的，非常不容易，這些年也走了彎路，但是在控制系統(tǒng)這一塊我們是不希望受制于人的。如果說控制系統(tǒng)沒有跟你的設(shè)備全方位打通的話，別人開放一個(gè)接口就得收多少錢，會(huì)非?？ú弊?。
我們也給激光裝備配上了智能化的信息管理系統(tǒng)，我們可以給企業(yè)上層ERP做配套，跟他們的通訊做接口，我們也可以自己跟企業(yè)來開發(fā)這種系統(tǒng)，可以很方便地對(duì)訂單、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、零部件管理系統(tǒng)、自動(dòng)化線的管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，相當(dāng)于可以給企業(yè)打造一個(gè)全面化的信息管理系統(tǒng)，非常方便。
這些年，我們一直在響應(yīng)國(guó)家政府的號(hào)召，從生產(chǎn)制造向服務(wù)制造升級(jí)，像車間的數(shù)字化、業(yè)務(wù)透明化、制造服務(wù)化，通過這“三化”來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高品質(zhì)，降低成本，縮短交貨期，這也是我們的一個(gè)目標(biāo)。
這個(gè)圖可能大家看了會(huì)覺得有一點(diǎn)復(fù)雜，但是它把這一件事情說得很簡(jiǎn)單，我們最后無論是智能工廠的建設(shè)還是內(nèi)部像采購(gòu)、物控、設(shè)計(jì)、研發(fā)各個(gè)部門，最后大家都是在一個(gè)云平臺(tái)上面進(jìn)行辦公，非常方便、快捷，這一定也是未來制造型企業(yè)的轉(zhuǎn)型，我們并不需要租一個(gè)大大的廠房大家一起在里面干活，這次疫情大家已經(jīng)明顯感受到了，其實(shí)在家里通過遠(yuǎn)程會(huì)議在家里辦公，企業(yè)業(yè)務(wù)并沒有停滯不前，照樣還是運(yùn)轉(zhuǎn)得風(fēng)生水起，這個(gè)也是提出了新的思考，我們也在這個(gè)方面做出了很大的努力。我們是怎么做的呢？我們跟騰訊云、華制智能都簽署了戰(zhàn)略合作，我們跟中國(guó)聯(lián)通簽訂了5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略合作協(xié)議，我們這樣做的目的就是希望能夠降本增效，提高我們的質(zhì)量產(chǎn)業(yè)服務(wù)，這是我們的核心目標(biāo)，永遠(yuǎn)不會(huì)變的，希望能夠打通全產(chǎn)業(yè)鏈的上下游，讓我們的客戶、采購(gòu)和用戶都能夠?qū)崿F(xiàn)共贏。
這是我們的一個(gè)營(yíng)銷服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，我們目前是三大運(yùn)營(yíng)中心，華東、深圳總部、北方；四大備件庫(kù)，也就是深圳、蘇州、北京、長(zhǎng)沙，所以我們這么多的售后服務(wù)團(tuán)隊(duì)能夠保證2小時(shí)響應(yīng)、24小時(shí)到客戶現(xiàn)場(chǎng)解決問題。我們?cè)谂Σ粩嗲斑M(jìn)，保證我們的產(chǎn)品能夠在歐美高端市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟，前面我也跟大家展示了一些，我們會(huì)繼續(xù)把我們的產(chǎn)品賣到北美和歐洲去，這是我們的目標(biāo)，希望有一天能夠像通快一樣，甚至超越通快。
這是我們的典型用戶，這里因?yàn)槠脑蛑攸c(diǎn)提了一些，當(dāng)然如果都要寫出來，一頁肯定放不下，像航空航天、軌道交通、汽車等各行各業(yè)的大企業(yè)集團(tuán)都是我們的用戶。大族激光希望做中國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)裝備及自動(dòng)化的主要供應(yīng)商，這是我們的愿景，也是我們的目標(biāo)。
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