自上世紀六十年代初激光問世以來，1969年就有人將其用于汽車工業，隨著激光器及外圍系統技術的不斷進步，激光在汽車行業的運用不斷增加。汽車工業作為一個國家的支柱產業，在一定意義上可以反映一個國家工業技術水平的高低。為了能在今后激烈的汽車工業競爭中處于領先地位，世界各國的汽車生產廠家紛紛在汽車車身的更新上下足了工夫，與此同時，直接影響著車身制造的質量和效益的車身覆蓋件的加工和制造正日益受到重視，從而尋求一種更高加工質量和更有效的車身覆蓋件的加工方式，就成了加快車身及車型更新的有力保證。由于機器人YAG激光加工系統在車身加工工藝上具有諸多獨特優點，因此該項技術在樣車開發和車身覆蓋件的制造中越來越受到普遍的應用。
1 機器人YAG激光加工系統
機器人YAG激光加工系統組成如圖1所示，主要由激光器、機器人(本體和控制柜)、水冷系統、光束傳輸系統和激光頭和工件裝夾系統組成。
圖1 機器人YAG激光加工系統 該系統激光器采用GSI公司JKS00SW固體激光器，最大功率可達500W。機器人為日本安川公司生產的6軸垂直多關節HP20型。
經試驗證明，該系統與其他三維激光加工系統相比有如下顯著特點：節省占地空間——機器人的腰部和手臂較細，干涉區域較小；動作范圍大——最大范圍：R1717mm；軌跡精度高——采用了先進的運動控制，大幅度提高了高速動作時的軌跡精度，重復定位精度可以達到±0．06mm；動作速度快——由于縮短了空行程時間，所以可縮短循環周期：安全性能高——碰撞檢測功能：使機器人一碰到周圍的物體后就停下來，這樣可減少碰撞產生的損壞。裝有安全開關：借助于示教盒上的安全開關，示教過程中脫手或握力過大都會關掉伺服，使機器人停止，因此可安全地操作。
另外，隨機附有的仿真編程系統可以實現離線編程和模擬實際生產過程，其快速捕捉功能，可以保證激光頭與工件加工表面保持垂直(保證加工質量)，程序完成后，通過軟盤或局域網輸入到機器人的控制柜，啟動程序即可加工，也可進行在線示教編程。
2 機器人YAG激光切割技術
激光切割是利用高能激光束照射材料表面，使被照射部分材料熔化或汽化，達到切割的目的。與傳統的切割方法和沖裁工藝相比，機器人YAG激光切割技術具有兩大優越性：
(1)激光切割是無接觸加工，無“切削力”作用在工件上，沒有“刀具”磨損，并且具有切縫窄、速度快、熱變形小、切割部位和切口平整等優點。
(2)本系統柔性高，靈活性大，適合小批量、多品種的產品加工，能夠縮短汽車車身開發的周期，提高加工效率和質量，降低成本。
機器人YAG激光加工系統用于新車型試制，使車型更新換代的周期越來越短。1983年首次用五軸激光加工機切割車身鋼板以來，三維激光切割以其縮短生產周期、節省原材料、提高工效、降低生產成本等優點，在汽車工業得到了日益廣泛的應用。尤其是利用三維激光切割代替傳統的汽車覆蓋件的切邊模和沖孔模，其效果尤為明顯。如表1所示。
表1 覆蓋件傳統加工工藝與機器人激光加工工藝的特點比較
3 機器人YAG激光焊接技術
激光焊接是激光加工技術中發展最迅速的領域。激光焊接是將高強度的激光束輻射至金屬表面，通過激光與金屬的相互作用，金屬吸收激光轉化為熱能使金屬熔化后冷卻結晶形成焊接。與傳統的焊接方法相比(如表2)，機器人YAG激光焊接技術會帶來很多優點：
表2 激光焊接同其他焊接工藝的對比
注：“+”表優勢。“-”表劣勢，“0”表適中。 (1)光束斑點小，加工精度成倍提高。熱影響區極小，焊縫質量高，不易產生收縮、變形、脆化及熱裂等熱副作用，激光焊接熔池凈化效應，能凈化焊縫金屬，焊縫機械性能相當于或優于母材。
(2)可以實現激光焦點的功率和大小按加工要求動態地進行調節，同時對加工過程進行實時監控，實現各種各樣的應用可能。
(3)采用光纖輸送激光，這樣一來把能量源和加工設備從空間上分隔可以毫不困難地實現。激光器產生的光能可通過直徑很小的光纖傳輸到距離很遠的工位，通過機器人，實現對工件的焊接。
(4)一臺激光焊接機器人可代替3臺至4臺電阻焊機器人，若充分利用激光焊接技術，加工一個車身，在工裝投資、焊件準備、材料消耗、車身密封等方面的費用將減少約200美元，鋼材利用率可提高50%。使用激光焊接可省去大量的樣板和工裝設備，使車間面積減半，節省投資。
在汽車工業中，作為汽車關鍵部件的車身，其價值約占整輛車的20%，采用激光焊接，可以減少搭接寬度和一些加強部件，還可以壓縮車身結構件本身的體積，僅此一項車身的重量可減少56kg。同樣，對于車身轉配中的大量點焊，如果把連個焊接頭夾在工件邊緣上進行焊接，凸緣寬度需要16mm，而激光焊接是單邊焊接，只需要5mm，把點焊改為激光焊，每輛車就可以節省鋼材40kg。用傳統點焊焊接兩片0.8mm的鋼板沖壓件，平均是20點/min，焊炬是25mm，即速度為0.5m/min，用激光焊速度可以達到5m/min以上。
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