随着先进制造技术的发展，实现焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化已成为必然趋势。从国际上看，知名汽车公司都争先恐后地在车身制造中应用激光焊接技术，以保证产品质量和产品技术先进性，在日益激烈的产品竞争中立于不败之地。这种趋势在国内的合资企业中已得到体现；但国产品牌汽车的车身大规模在线激光焊接还是空白，提高产品品质，在国内开展有关应用研究工作，掌握关键技术、工艺，形成自主研发、创新、生产能力，是大势所趋，也是国产品牌走向国际市场的基础。
采用激光焊接工艺不仅能够降低整车的制造成本、物流成本、整车重量、装配公差、油耗和废品率，而且可以减少外围加强件数量，简化装配步骤，同时使车辆的碰撞能力、冲压成型率和抗腐能力提高。
系统构成
采用光纤激光器配以相应的导光系统、机器人、工装夹具、车身输送线、控制系统等进行激光焊接技术开发，对轿车大型车身件(顶盖与侧围)进行激光焊接，研究实用化的激光焊接关键技术、工艺、质量检验与控制措施，并将各加工制造系统有机集成，实现在线生产，满足生产能力要求，以加速提高国有汽车制造业生产水平。车身焊装生产线是汽车白车身BIW(BODY INWHITE)全部成型工位的总称，它由车身总成线和许多分总成线组成，每一条总成线或分总成线又由许多焊装工位组成。每个工位由许多定位夹紧夹具、自动焊接装置以及检测装置等设备以及供电供气供水装置组成。
车身焊装生产线包括：1.车身完成线(SLATLINE)；2.主焊线(MAIN LINE)；3.地板总成线(UN—DER BODY LINE)；4.侧围总成线(SIDE FRAMELINE)；5.移动线(MOVING LINE)；6.子线(SUBLINE)。
焊接夹具系统
1.预定位系统
预先点定顶盖与车身的相对位置，再进行顶盖激光钎焊。
图1是顶盖与侧围的搭接示意图。我们定义顶盖与侧围存在一定的夹角124°，这就奠定了顶盖和侧围的贴合基础。
同时定义在顶盖的边缘存在过度半径R，这使顶盖与侧围出现了一个天然的空间，这个空间用作焊接时填料使用。此外，由于焊接区域与顶盖是一个区域，所以对焊接质量本身也提出了很高的要求。
2.激光焊接夹具系统
与传统的阻焊工相比，激光焊的顶盖与侧围的前部、后部易于侧围干涉，所以在产品设计时必须进行考虑。根据生产目标与项目投入，并基于充分的理论研究与实践调研，确定了激光钎焊工位方案：采用两台机器人协同工作，一台搬运机器人负责搬运焊接工装夹具，搬运机器人安装在车身下落位的左侧，待命时不影响车身的输送，焊接时自动将工装夹具放置于车身，并空载回待命位；一台焊接机器人安装在横跨滚床的位于车头处的龙门架上，焊接机器人选用俯卧式机器人，车身到位后，焊接机器人带着安装在六轴的焊接头先后进行车身右侧围、左侧围与顶盖的焊接。如图2所示。
位于车尾处的龙门架则用于放置送丝机、焊丝预热系统及其冷却系统。两侧的龙门架内侧设计了四个定位压块，用于工装夹具的定位，使夹具放置在车身上形成稳定定位。激光由光纤激光器产生，并由光纤传输耦合到焊接头。推拉式送丝机构包含一主动、从动送丝机，主动送丝机安装在机器人六轴，与焊接头处于上下位置，在运动主送丝机中与焊接头无相对运动，以保证送丝的稳定。车身焊装以冲压件的曲面外型、在曲面上经过整形的平台、拉延和压弯成型的台阶、经过修边的窗口和外部边缘、装配用孔和工艺孔定位，这就在很大程度上决定了它的定位元件形状比较特殊，很少能用标准元件。焊接夹具上要分别对各被焊接工件进行定位，并使其不互相干涉，在设置定位元件时要充分利用工件装配的相互依赖关系作为自然的定位支承。
顶盖属于柔软易变性零件，成形工位的定位工装脱离后顶盖Z向会变形拱起造成焊缝位置偏移和间隙变大。在焊接工位通过浮动工装再次定位顶盖Z向形面，保证焊缝位置和间隙。在激光焊接工位顶盖与车身已经存在物理定位关系，顶盖受物理定位(重力、贴合支撑、预成形焊点)影响已经变形扭曲，需要顶盖成形工装再次定位保证顶盖与车身焊缝位置和间隙，同时降低焊接应力减少焊后变形。
琴键式压紧机构可以调整压头的压力，使得每个压头都能很好的压在车身顶盖上，使得车身顶盖和侧围紧紧的压在一起，以保证激光送丝焊接时，在车身顶盖和侧围焊接处不出现缝隙，可以焊接得非常可靠，美观。
激光安全系统
本工位使用的IPG光纤激光器所产生的波长为1070nm，属于不可见的一种红外激光。由于它无法察觉，这道光线对眼睛和皮肤非常危险。我们通过硬件及软件上的一些专门设置，来保证人员及设备的的安全。
安全门
激光房设置有两个安全门，供人员及设备出入。安全门的软硬件设计按照《AUT-STD-997》标准 完成，可对安全门的状态进行实时监控，安全门未正常关闭时，激光源无法出光；安全条件不满足时，安全门无法打开。
紧急停止
整个激光焊接区域设置有5个紧急停止按钮， 分别置于安全门旁、激光放内部、机器人控制器上和激光柜上。这些紧急停止按钮可以在紧急状态下停止工位设备的运行。
其它
通过检测机器人的位置开关，控制激光源在机器人运行至焊接区域时才出光；无论有没有焊接完成信号，激光源在出光超过安全时间后，都将切断光源。
激光防护房及自动门
激光防护房是采用特制的铝合金型材而成的，起到了保护工作人员不会被激光伤害的作用(见图3)。
焊接质量控制系统
1.预点定成型后的车身精度保证由于车顶盖激光焊接是一条曲线焊缝，因此在拼焊的时候必须保证预点成型后的车身精度，从而每次重复轨迹能够保持一致。焊接夹具、车身件、激光束的精度要求及控制方法；夹具、车身件、激光束间的匹配参数，激光钎焊与传统车身覆盖件焊接工艺——电阻点焊以及激光焊有很大的区别。必须能有效控制焊缝形状(堆高或下凹)，此外，激光钎焊不能像电阻点焊那样可通过焊接头施加一定的夹持力来消除待焊试件之间的缝隙。因此，采用激光钎焊工艺时，待焊试件之间的缝隙只能通过焊接夹具来消除。
为了保证车身生产的稳定性，我们必须控制激光钎焊相关的各个零件的功能尺寸且必须找出在合适的范围内波动时，焊接外观质量不会发生变化。
2.关键冲压件制造
在顶盖工艺阶段也为激光焊接调整做了技术储备方案。在顶盖设计时候，传统的翻边是通过吊楔翻边。该结构翻边质量高，但是以后角度调整困难。在设计阶段，把顶盖的翻边改为先垂直翻边，然后45°斜楔整形方式完成。该方案优点是把翻边工艺改为整形工艺，后期可以根据调试情况方便调整顶盖整形的角度，也就是激光焊接面的面角度，保证侧围和顶盖能在一个理想的间隙和角度下进行焊接。
3.激光焊接工艺
在自动化焊接生产中，为保证焊接起始点的质量，必须使每次到达起始点进行焊接之前的焊丝干伸出长度和焊丝截面一致。而收弧时焊丝熔断截面不稳定，并且熔断后剩余干伸出长度时长时短不稳定，因此设计了一套烧断焊丝的工艺。在每焊完一边焊缝之后，送丝机再次定位一定长度的焊丝，机器人回到某一点，执行断丝程序，给定高功率(3000W)、短时间(0.1s)的激光能量来切断焊丝，以获得良好形状的焊丝端面与稳定的焊丝干伸出长度，再进行下一条焊缝的焊接。利用激光切断焊丝，不仅节省了增加剪丝工具的费用，在自动化工艺上也很容易实现；整个断丝过程只需要0.1s的时间，不影响生产节拍。
总结：在近一年的安装调试过程中，我们通过研制轿车车身激光焊接自动化生产线技术，将白车身快速定位、激光钎焊、焊接与工业机器人应用等技术的集成，解决了神龙轿车车身激光焊接的工艺、工装，实现焊接质量控制，完成系统集成及焊接匹配性等，最终在神龙汽车公司实现产品在线自动化生产，提高了生产的效率。
