欧美国产伦久久久久久久

<acronym id="cqmsy"></acronym>
<acronym id="cqmsy"><center id="cqmsy"></center></acronym>

24小時論文定制熱線

咨詢電話

熱門畢設:土木工程工程造價橋梁工程計算機javaasp機械機械手夾具單片機工廠供電采礦工程
您當前的位置:論文定制 > 畢業設計論文 >
快速導航
畢業論文定制
關于我們
我們是一家專業提供高質量代做畢業設計的網站。2002年成立至今為眾多客戶提供大量畢業設計、論文定制等服務,贏得眾多客戶好評,因為專注,所以專業。寫作老師大部分由全國211/958等高校的博士及碩士生設計,執筆,目前已為5000余位客戶解決了論文寫作的難題。 秉承以用戶為中心,為用戶創造價值的理念,我站擁有無縫對接的售后服務體系,代做畢業設計完成后有專業的老師進行一對一修改與完善,對有答辯需求的同學進行一對一的輔導,為你順利畢業保駕護航
代做畢業設計
常見問題

白車身沖壓件裝配和焊接工藝的結構設計

添加時間:2020/07/23 來源:長春理工大學 作者:齊玉樂
本文對商用車白車身主拼自動焊裝工位進行的工藝方案規劃和工裝結構設計,經過虛擬工藝仿真得到了可執行性方案,并成功應用在商用車白車身焊裝產線上,為企業解決了諸多實際技術難題,提高了整車廠焊裝智能制造水平。
以下為本篇論文正文:

摘 要

  在快速發展的商用車白車身智能制造行業中,焊裝產線作為車身生產的四大工藝的關鍵環節,主要任務是完成白車身沖壓件的裝配和焊接工藝,其設計前瞻性、全局性、技術應用自動化和智能化水平對整車的生產質量和數量、可靠性及產品升級換代存在著直接的影響。

  本文以一汽集團某商用車駕駛室白車身主拼自動焊裝工位為研究對象,主要針對設計焊裝產線過程中和產品更新帶來的技術難題,運用數字化工廠技術平臺提供一套工藝規劃、結構設計和虛擬仿真的解決方案。首先,基于產線生產綱領計劃和駕駛室車身結構特征,對總成主拼工位進行工藝方案分析與設計;然后,根據生產式樣方案和工位結構,選擇匹配的生產設備,對關鍵工裝設備進行三維結構設計;其次,對工裝關鍵部件進行力學分析;同時,基于機器人運動學方程和虛擬制造數字化工廠技術,建立主拼工位機器人自動智能焊裝工作站,模擬焊接路徑、工位時序和生產節拍,驗證前期工藝規劃方案、工裝設備結構的合理性和可靠性;最后,依據工藝仿真數據對現場設備進行調試。

  綜上,本文對商用車白車身主拼自動焊裝工位進行的工藝方案規劃和工裝結構設計,經過虛擬工藝仿真得到了可執行性方案,并成功應用在商用車白車身焊裝產線上,為企業解決了諸多實際技術難題,提高了整車廠焊裝智能制造水平。

  關鍵詞:焊裝產線;數字化工廠;工藝規劃;工裝夾具;力學分析;工藝仿真

白車身沖壓件裝配

ABSTRACT

  In the rapidly development of commercial vehicle body-in-white intelligent manufacturing industry, the welding assembly line is the key part of the four major processes of body production. The main task is that completing the assembly and welding process of the body-in-white stamping parts, the forward-looking and overall situation of its design, the automation and intelligence level of technology application has a direct influence on the quality and quantity, reliability and product upgrading of the whole vehicle.

  lding station as the research object, mainly aiming at the technical problems brought by designing the welding line and the product update, and providing a set of solutions of process planning, structural designing and virtual simulating with the digital factory technology platform. Firstly, based on the plan of the production line and the structural characteristics of the cab body, analyzing and designing process plan for main assemble station; Then, according to the production pattern scheme and station structure, selecting matching product devices and designing three-dimensional structure of the key equipments; And doing mechanical analysis of key components of tooling; At the same time ,using and the virtual manufacturing digital factory technology, establishing the robot automatic intelligent welding station of the main assembly station, simulating the welding path, the station timing and the production cycle, and verifying the rationality and reliability of the pre-process planning scheme and the tooling equipment structure; Finally, the field devices are debugged based on the process simulation data.

  In this paper, the process planning and tooling structure designing of the main assemble automatic welding station of commercial vehicle body-in-white are carried out, and obtaining the executable solution through virtual process simulation.And successfully applied to a commercial vehicle body-in-white welding line, it solves many practical technical problems for the enterprise, and improves the intelligent manufacturing level of the welding factory.

  Keywords: welding assembly line; digital factory; process planning; fixture ;mechanics analysis; process simulation

目 錄

  第1章緒論

  1.1課題的研究背景和意義

  汽車產業作為一個國家工業體系中支柱性產業,代表著一個國家的整體工業化水平,汽車產品的廣泛應用也能推動經濟水平和工業化進一步發展。汽車作為一種靈活的交通運輸工具,在交通運輸體系中可以作為前端、中端和末端載體,能夠發揮大批量客貨運輸與小批量客貨運輸模式相結合的優勢,在現代化交通運輸體系中擔任著重要角色。

  建國以來,尤其是改革開放以來,我國經濟步入快速發展時期,同時汽車產業和市場逐步擴大,汽車研發能力也由弱變強[1].近幾年,隨著社會消費能力增強、交通物流通道快速發展和市場需求持續旺盛,我國乘用車和商用車產量持續增加,如圖1.1、1.2所示。

  同時,汽車行業內的競爭也愈加激烈,市場對汽車整體性能、制造質量和使用壽命等要求更加嚴格,另外,面對汽車產品升級換代節奏加快、產品更新周期縮短的市場行情,這就要求各整車廠家在短期內實現快速生產、產品多樣、質量可靠的新型產品上市。在商用車領域,我國重型載貨汽車產品發展趨勢呈現出高端化、數字化、大負載、集約化等特點,重點發展能夠提高商用車的經濟實惠性、質量安全性、動力穩定性和壽命耐用性等方面的技術。近年,高端化重型商用車在國內銷量的逐年增多,就是最好的證明[2].

  商用車駕駛室作為的駕駛人員的主要承載保護體,具備隔聲降噪、減顛吸振、抵御惡劣天氣影響等利好功能,甚至在交通事故中能夠保護人員安全,降低事故傷害,這與駕駛室白車身的制造質量息息相關。而隨著物流經濟的發展和人民消費水平的提升,以及汽車行業制造標準和行業競爭力的提高,對商用車駕駛室特性將提出更高的要求。因此,商用車企業必須與時俱進改革白車身制造工藝技術,采用前瞻的設計理念和智能化的制造技術,推出多樣化、大批量、高水平的產品來占領市場,才能使企業在行業中處于不敗之地。

  白車身的制造是整車制造的關鍵環節,其生產過程由沖壓、焊接、涂裝和總裝工藝四大工藝組成。白車身整體是由不同形狀、大小、曲度和厚度的薄體沖壓板經點焊、鉚接、螺接、膠接等機械工藝方式固連在一起的復雜空間曲面結構剛體[3].在車身連接方式中,由于沖壓件焊接質量高、點焊成本低、板件成型快,因此焊接成為車身最常用的固連方式,焊裝也成為車身制造中最重要的環節之一。一般來講,一個車身大約由數百個沖壓薄件組成,車身焊點多達數千個,經過大約數十個工位裝配、焊接而成[4].焊接工藝作為四大工藝中承上啟下的一種重要環節,在車身生產過程作用極其重要,焊接強度、焊接精度、焊接質量、焊接密封性都能影響汽車的總體性能,焊接效率和成本對車身而言也尤為重要。

  焊裝產線是制造白車身總成的主導平臺,從根本上決定著白車身的總體焊接質量,并對后續的涂裝和總裝質量也存在著重要影響。隨著工業機器人、計算機輔助技術、模擬技術和虛擬仿真技術及相關技術的發展,機器人自動焊裝模式廣泛應用,這種焊裝模式不僅制造柔性好、精度高、響應快,而且能夠降低工人使用成本,并提高生產效率。由于焊裝產線工位結構復雜、工藝流程和工序較多、裝備運動路徑繁雜,傳統上一般先初步粗略規劃,再進行焊裝設備設計和現場布局,最后進行裝備現場運行調試,這種方法有一定的局限性:

 。1)產線在現場實際環境下進行工位布置和規劃,設備機械設計、電氣設計、安全方案設計等并行工程比較滯后,導致工位規劃與設計、調試脫節,導致現場返工增多;

 。2)產線工位調試時容易遇到設備間工作干涉,機器人應用的柔性大大降低,在機器人示教編程時焊裝線必須停止工作;

 。3)產線實際現場示教調試節拍與規劃生產節拍容易產生不符,導致整條線體生產節拍延長[5].

  焊裝產線的柔性化、集成化和智能化是目前和未來白車身焊裝技術發展的基本趨勢。如何快速將產品、資源、工藝操作和制造特征合理有效的整合在一起,如何在工藝規劃、機械設計、電氣設計、設備選型和程序編寫等過程中同時在虛擬環境下并行搭建一條行之有效的焊裝產線,提供一套數字化、可視化的工程解決方案,這是眾多制造類企業亟需解決的難題,數字化工廠技術應運而生。數字化工廠技術作為產品設計和產品制造之間的一座"橋梁",消除傳統意義上的時序界限,二者變成并行工程,有效的減少規劃、設計、仿真、編程和虛擬調試等方面的工程資金和時間成本,降低出錯風險,減少生產制造周期,并提高企業生產和管理運營效率。目前,國外虛擬數字化工廠技術積累期長、研發水平和應用水平較高,大量企業利用該技術對產線進行重新建立或升級改造,保證產品持續保持市場競爭力,國外汽車產品在中國市場受歡迎程度可見一斑。因此,數字化工廠技術將引領智能制造行業的發展方向,它已成為國內車企和其他制造企業得以生存、發展和突破的迫切技術[6].

  由于我國的汽車工業起步晚、技術底子薄弱,核心技術發展期較短和先進技術、創新理念積累還不夠,在國內汽車創新技術格局中還存在局限性:一是自主品牌一般是從設計到生產都是照國外模式參考進行仿制,獨立創新元素相對較少;二是合資品牌引進國外設計(包括產線),再進行國產化生產,其核心技術仍掌握在外資企業手中。這種格局嚴重限制了國內許多汽車產業的發展,許多主機廠在產品的開發過程中,仍沿用落后的設計理念、工藝工序、制造技術,最終造成產品在使用功能、安全耐用和整車質量方面存在缺陷,總體市場競爭力不足。我國在開發和應用白車身焊裝產線和數字化工廠工藝仿真技術上也存在類似問題,目前,國內白車身焊裝產線和數字化工廠技術水平與德國、美國、日本、法國等制造業發達國家相比仍存在較大差距,主要表現在:

 。1)本地技術創新能力不足,應用在焊裝線的新技術缺少自主研發能力;

 。2)產線關鍵環節設計存在缺陷,設計理念落后,工藝技術更新緩慢,總體勞動生產率和工業附加值較低;

 。3)產線總體自動化和智能化程度不高,新產品核心生產制造技術依然國外,關鍵設備主要依賴進口;

 。4)數字化工廠技術在白車身焊裝產線應用水平依然停留初級階段,應用深度和廣度有待提高。

  當今,以德國和美國為代表的西方發達工業國家分別提出"工業4.0"戰略和"工業互聯網"戰略,旨在利用互聯網技術、5G通訊技術、大數據分析、云計算、工業可編程控制器等創新技術提高制造業的智能化水平,建立具有適應性、數字化、服務型的智慧工廠[7].基于現狀,對白車身焊裝產線的設計和數字化工廠技術的前瞻研究已成為我國當代汽車制造業的重要考量。面對時代機遇和挑戰,在"十二五"收官之年,我國政府提出"中國制造2025"戰略給實體制造行業制定了工業發展目標和遠景,并為最終實現綠色環保生產、智能數字制造奠定基本格調[8],旨在中國制造業從勞動力密集型向技術密集型轉變,從"中國制造"模式到"智能制造"模式轉變,實現中國無人工廠造車夢[9].

  本文以一汽集團某商用車駕駛室白車身焊裝產線改造和技術升級為依托,針對駕駛室白車身主拼總成自動焊裝工位進行設計,將數字化工廠仿真技術引入實際項目之中,謀求提升我國商用車駕駛室白車身自動化焊裝生產線設計及智能制造水平。

  1.2白車身焊裝產線及數字化工廠技術研究狀況

  1.2.1白車身焊裝線的國外發展歷程及現狀

  國外方面,20世紀初期,美國福特汽車公司設計并制造出世界上首條汽車焊接生產線,隨著資金和技術持續投入,該產線先后經歷了手工、半手工半自動、半自動柔性生產線三個階段,使得白車身生產進入了大批量生產階段,但是這種生產模式只適合生產單一產品[10].

  20世紀中期后,工業機器人率先在通用汽車焊裝車間得到應用,至此汽車車間開啟機器人時代,通用汽車將二十余臺工業機器人投入到汽車白車身總成焊裝線上,效率和質量大大提高[11].

  20世紀70年代,日本豐田汽車產業異軍崛起,豐田公司在吸收福特汽車生產模式的基礎之上,對焊裝線進行了大量改進和創新,研發出世界上第一條具有柔性生產功能的車身焊裝集成線,該產線打破了單線制造單一車型的瓶頸,獲得單一產線生產多種車型的新突破。

  20世紀80年代,美國通用汽車公司利用全自動化生產線生產FISHER車身,其車身生產效率為75臺/h,其中焊點總數的86%為自動點焊;福特公司在1984年對產線技術升級,福特Sierra轎車與Escort轎車合用一種焊裝生產線柔性焊接,并具有相同工作節拍為7.14min[12].寶馬公司20世紀80年代初建成的年產21.9萬輛3系列轎車的焊裝車間,上下料為自動輸送機和機器人,車身物流采用滑撬運送,車身全部是機器人焊接[13].

  20世紀90年代以來,人們對車身制造精度和質量提出更高要求,美籍華人美國密歇根大學教授吳賢民先生提出了車身焊裝"2mm工程"的概念,要求白車身設計尺寸與從板材到焊接成型的實際尺寸誤差低于2mm.這就要求制造整車過程中嚴格把控各個環節,從材料選型、模具制造、工藝規劃、焊裝技術等方面都要有嚴格量化指標[14].

  21世紀初期以來,焊裝行業呈現出高自動化、高智能化的發展趨勢,汽車工業強國將大量高科技技術如在線監測、智能控制、可編程多關節機器人應用于焊裝生產中,加之高集成的快換盤裝置和抓手,能夠實現搬運、上下料和焊接模式的快速切換[15].德國KUKA公司為奔馳、寶馬、大眾、福特等汽車企業研制的應用在白車身焊接生產線上的機器人占有率高達95%甚至98%以上。意大利的柯馬設計開發的柔性焊裝線,甚至同時加工制造八種車型,在車身焊裝線的柔性化方面占據巨大技術優勢[16].

  1.2.2白車身焊裝線的國內發展歷程及現狀

  國內方面,由于我國自主汽車工業起步較晚,白車身焊裝生產線也是在一窮二白的基礎上慢慢發展起來的,從技術應用層面,可分為四個發展階段:

  20世紀50-60年代中期,由于新中國嚴重缺乏技術經驗積累和設備支持,只能建立簡單的手工焊裝生產線,該階段生產線機械化水平較低,裝配和焊接工藝比較落后,焊裝線上分配大量工人進行手動操作,車身焊接質量問題較多,焊接過程不易把控,總體生產效率較低,僅滿足試生產或小批量生產要求。

  20世紀60中后期-70年代末期,隨著我國逐步建立起獨立完整的工業體系和國民經濟體系,汽車工業也有了一定的制造基礎,我國的汽車白車身制造進入剛性焊裝生產線階段,焊裝線上開始使用自動焊接設備、運輸設備等重要生產工具,生產效率有所提高,但這類焊裝線上的設備功能單一,結構集成度和柔性度較低,無法適應多車型或者混流生產,前期投資成本巨大,回收周期長,適合單一產品中小批量生產[17].

  20世紀80年代-90年代,隨著我國改革開放深入推行,國外先進的汽車制造技術和設計理念逐漸被引進中國,國內的少數汽車制造企業進入柔性化焊裝線生產階段,在該階段工業機器人開始應用在焊裝產線上,加之計算機輔助技術的成長和普及,在1984年,一汽集團從德國率先引進3臺KUKA點焊機器人,開啟了中國制造業應用工業機器人的先河[11].這種產線作業模式顛覆了中國傳統焊裝方式,但由于前期投資大、維護成本高,機器人產線只是應用在少數企業。

  20世紀90年代以來,隨著中國汽車市場進一步擴大,國外先進的車企涌入中國,同時將自動化、柔性化焊裝生產線技術和經驗帶入中國,眾多合資品牌開始崛起[18].一汽與德國大眾在長春合資建立了現代化的轎車生產基地,機器人大量應用在整條焊裝線上[13].隨后,東風集團在商用車領域引進了焊接機器人,機器人焊接技術不僅僅改善了工作環境,降低了人工成本,而且將新的生產理念注入人心,產品質量和生產效率更是得到了質的提高。此階段新型產線設計理念、高端設備技術對我國汽車焊接行業實現規;a起到重要推動作用,同時也對產品質量、穩定生產起到了重要作用[19].

  進去21世紀,隨著合資項目業務的不斷拓展和加深,中國技術人員不斷學習和積累國外先進技術和理念,國產化的產線得以快速升級改造,焊裝生產線自動化水平逐漸提高,焊接機器人廣泛應用在車身焊接產線上,并逐步掌握機器人焊接集成系統的能力。目前,一批合資企業和自主品牌企業自主開發設計出柔性較高的焊裝產線[20],如圖1.4所示,我國一汽大眾青島某車型柔性焊裝線。但由于國內焊裝線核心設備的研發和制造水平存在不足,例如大負載的工業機器人及核心零部件仍需要從國外制造商進口,使得中國汽車制造業受到技術約束。同時隨著計算機圖像處理技術、焊接路徑的視覺識別和軌跡規劃技術、焊縫焊點自動追蹤技術在焊接領域的發展和應用,工業機器人通過高清攝像機、視覺引導和圖形處理器自動對車身制造特征進行路徑規劃、避障和焊裝作業,未來,焊裝產線會變得更加智能,我國的智能制造之路依然任重而道遠[21].

  1.2.3數字化工廠技術發展背景及現狀

  20世紀末期以來,制造業之間的競爭伴隨著經濟全球化逐步由局部發達地區轉為全球范圍內的競爭,以制造為核心的先進技術手段層出不窮。新世紀以來,隨著虛擬現實技術和計算機圖形處理技術的日漸成熟,推動了虛擬制造技術進一步發展,數字化工廠技術在此背景下逐步完善成熟,并在制造業中的應用也越來越廣泛[22].

  數字化工廠技術狹義概念是以產品、資源、操作過程為核心,建立全程監視產品設計、制造、資源配置、物流信息的數字化平臺,在虛擬環境中對制造過程進行制造仿真與優化,能夠實現產品生命周期中的數字化設計、加工制造、聯合生產、資源集成、信息監測等各個階段的功能[23].數字化工廠技術可以對資源分配、布局規劃、結構建模、工藝仿真、邏輯仿真等生產環節信息進行檢測和分析,對前期規劃和后期調試可以即時反饋,不僅能夠降低前期設計方案的不確定風險,而且可為聯調聯試階段提供可運行安全保證[24-25].與傳統意義上的的規劃設計模式相比,數字化技術具有先進的前瞻性,傳統規劃設計是基本上基于規劃人員的經驗總結,受主觀或人為因素影響較大,前期規劃與實際機械設計、產線工藝驗證時間和空間上的產生斷續,而數字化工廠則是基于計算機數據快速處理技術、集成仿真技術、虛擬現實技術和網絡技術,集管理、規劃、設計、仿真、編程和虛擬調試于一體。將產品的設計數據數字化,在實際制造系統的虛擬現實環境中,對生產過程進行計算機仿真和優化的虛擬制造方式,能夠實現產品生命周期中的設計、制造、裝配、檢測和質量控制等各個階段的功能,達到生產高效益的目的[26-28].如圖1.4所示,兩種模式工程進度周期。

  目前,國內外眾多高端制造類企業將數字化工廠建設納入企業現代化技術發展戰略,數字化工程解決方案為工廠精益生產提供了一種新思路和實施方式,這種模式得到廣泛認可并創造了巨大的經濟效益。

  歐美傳統汽車制造企業已將數字化工廠技術應用到工藝規劃及生產管理中,如德國的奧迪公司在2004年已有60%的規劃人員應用數字化工廠軟件來進行日常的設計規劃工作;大眾汽車公司更是在2002年就開始使用Tecnomatix解決方案來支持產品分析、工廠建模和設備規劃[29-30].Ford和克萊斯勒公司與IBM合作開發虛擬制造環境用于其新型車的研制,共同研發了一個虛擬制造環境,新車型的設計周期由原來3年縮到2年[31].在國內一汽集團、長安汽車和上汽集團等主機廠將德國西門子公司開發的SiemensPLMSoftwareTecnomatix數字化制造解決方案應用在焊裝產線上,北京奔馳、一汽轎車、江淮汽車等主機廠將法國達索公司開發的DELMIA、SIMULIA、ENOVIA等數字化3D制造系統應用在噴涂、焊裝、物流產線上,這些平臺具有強大的三維仿真功能,廣泛運用于數字化工廠仿真領域[32].

  在航天航天領域,數字化工廠技術也得到廣泛應用,例如波音777的設計制造,該飛機的研發設計都是在計算機的虛擬環境中完成的,設計時間從過去的8年縮減為5年,制造流程效率大大提高。美國國家標準局NIST創建虛擬制造環境,波音公司與麥道公司共同創立機械設計自動化所,對虛擬制造技術進行研究[33-35].

  1.2.4數字化工廠技術優勢

  數字化工廠平臺為焊裝產線提供規劃設計、生產過程監視、管理運行和成本核算等服務模塊,極大簡化了生產條框,給企業的生產和管理帶來便利化服務,同時在生產模式上發生革命性的變化[6].企業基于這種技術變革進行提升自身競爭力的重要方法,在此過程中體現出眾多優點:

 。1)優化前期規劃效果。數字化工廠平臺可以對產品、資源、制造特征和操作工藝設計具有分析功能,可以迅速處理它們之間的關聯關系,預見產品工藝性的不足或生產中將出現的問題,大大提高前期規劃方案的有效性;(2)提升產線設計質量。為設計者提供從工位布局規劃到產品試生產的全套數據虛擬解決方案,可以在線完善設計方案、提高工藝成熟度;(3)實現產線生產過程可視化。能夠將生產線生產過程和物流情況以動態的形式展現出來,監視全廠的運行情況,對作業計劃、生產調度進行優化,大大地提高生產率。

  最近幾年,虛擬制造技術在我國也得到了廣泛的發展,例如"制造系統的可視化、虛擬建模與仿真"被確認成為國家863/CIMS主題組重點研究項目。國內關于虛擬制造技術的研究主要集中在虛擬制造基礎研究、產品虛擬設計、產品虛擬加工和虛擬制造系統等方面[36].

  1.3論文主要研究內容

  由于本文屬于工程性領域課題,產線工位涉及內容比較廣泛,以前期焊裝工藝方案規劃、工裝結構設計和工藝虛擬仿真等內容為研究重點,對工具力學分析等研究內容作為補充,旨在對主拼自動焊裝工位進行立體方案設計和仿真驗證。本文研究路線以及各個研究內容之間的關系,如圖1.5所示。

  本文研究內容包括:

  第1章,闡述國內外白車身焊裝產線和數字化工廠技術發展現狀,提出當下我國商用車白車身焊裝產線在設計理念和技術應用方面存在的問題,結合當今國外焊裝產線先進的設計理念和高端技術應用趨勢,提出了新的解決措施,旨在提高我國的焊裝產線智能制造水平,并針對自動焊裝產線突出技術難題,提出了論文的主要研究內容。

  第2章,白車身主拼自動焊裝工位工藝分析與規劃。以一汽某商用車駕駛室白車身焊裝項目M60主拼工位生產方案實際需要為出發點,對駕駛室白車身的結構特點、車身制造的工藝路線進行闡述,為主拼總成工位設計提供理論和經驗支持;結合焊裝產線設計需要,對主拼工位進行車身產品分析、實施方案分析和焊接工藝分析。

  第3章,白車身主拼自動焊裝工位關鍵裝備設計與選型。根據主拼工位對焊接工裝設計的要求,對工裝設計理論和方案設計進行詳細闡述,并結合工裝方案設計、白車身結構、工藝規劃、工位結構和焊點分配情況,主拼工位典型工裝進行三維結構設計;根據上下工件順序,對主拼框架夾具進行動作順序設計;最后,根據機器人負載選擇匹配型號,并測試各軸負載率。

  第4章,白車身主拼自動焊裝工位典型工裝力學分析。根據力學理論,對主拼總成關鍵支撐部件進行分析和計算,并對其進行靜力學仿真分析,驗證結構強度和變形參數。

  第5章,白車身主拼自動焊裝工位工藝仿真。建立機器人焊點可達模型和運動學方程,并用MATLAB軟件進行焊點可達仿真。利用數字化工廠技術,建立虛擬工位,運用SIEMENSProcessDesigner&ProcessSimulate仿真軟件進行機器人工藝仿真,模擬焊接路徑和工位時序,對動態焊裝工藝進行干涉分析,驗證前期工藝規劃方案、工裝設備結構的合理性和可靠性,最后對工藝仿真數據進行現場設備安裝與調試。



  第 2 章 主拼自動焊裝工位工藝分析與規劃
  2.1 商用車駕駛室白車身概述
  2.1.1 商用車駕駛室白車身定義及結構
  2.1.2 商用車駕駛室白車身制造工藝
  2.2 主拼工位焊裝工藝方案分析
  2.2.1 主拼工位焊裝工藝方案規劃流程
  2.2.2 主拼工位產品分析
  2.2.3 主拼工位點焊工藝分析

  2.3 主拼工位焊裝工藝方案規劃
  2.3.1 節拍規劃
  2.3.2 布局規劃
  2.3.3 工位結構和工藝流程規劃
  2.4 本章小結

  第 3 章 主拼自動焊裝工位關鍵裝備設計與選型
  3.1 主拼自動焊裝工位關鍵工裝方案設計·
  3.1.1 焊接工裝夾具的定位夾緊理論
  3.1.2 焊裝工裝夾具概念設計
  3.1.3 焊裝工裝夾具方案設計

  3.2 主拼自動焊裝工位關鍵工裝結構設計
  3.2.1 立柱式支撐固定夾具設計
  3.2.2 搬運抓手夾具設計
  3.2.3 工裝夾具動作順序設計
  3.3 主拼自動焊裝工位關鍵裝備選型
  3.4 本章小結

  第 4 章 主拼自動焊裝工位關鍵裝備力學分析
  4.1 主拼工位工裝靜力學分析
  4.1.1 四立柱靜力學分析
  4.1.2 精定位機構支撐板靜力學分析
  4.2 關鍵部件靜力模擬仿真
  4.2.1 有限元分析理論
  4.2.1 基板部件受力模擬仿真
  4.2.2 精定位機構支撐板受力模擬仿真
  4.3 本章小結

  第 5 章 主拼自動焊裝工位工藝仿真
  5.1 SIEMENS PLM 數字化工藝仿真平臺
  5.2 機器人焊點可達性分析
  5.2.1 建立機器人焊點可達性模型
  5.2.2 建立機器人運動學模型

  5.3 基于 PDPS 主拼自動焊裝工位工藝仿真
  5.3.1 裝配樹及 3D 工位構建
  5.3.2 運動機構定義
  5.3.3 工具坐標系設置及安裝
  5.3.4 設備運動路徑規劃
  5.4 工藝虛擬仿真結論
  5.5 現場調試
  5.6 本章小結

第 6 章 總結與展望

  6.1 總結

  本文以商用車駕駛室白車身焊裝產線設計項目為依托,利用數字化工廠的設計和仿真技術對主拼自動焊裝工位進行了方案設計、工裝結構設計、關鍵工裝力學分析、關鍵裝備選型和虛擬工藝仿真,在規劃區域內高效快速的搭建出一套機器人焊裝工作站,并對機器人自動焊接過程進行可視化、動態性模擬仿真,得出所設計的工藝方案和框架式主拼焊裝夾具完全滿足工位工序作業和性能使用要求,模擬出的生產節拍比前期規劃節拍縮短 2S 時間,證明本焊接生產方案具備現實可靠性和可行性,.本文認為虛擬制造的數字化工廠技術可以在一定程度上解決工程性項目設計過程中的系列難題,在一定層次上代表著中國智能制造的發展趨勢,對于國內同類項目的規劃和設計具有鮮明的借鑒作用,對于提高我國白車身焊裝生產線的智能制造水平,也具有重要的現實意義。

  本論文主要完成的工作有如下幾點:

 。1)白車身主拼自動焊裝工位工藝分析與規劃。文章結合了商用車駕駛室白車身的結構特點、焊裝工藝、車身焊裝線的發展路線,為主拼總成工位設計出一整套詳細的工藝規劃方案,解決了白車身焊裝自動線的線體粗規劃問題。

 。2)白車身主拼自動焊裝工位關鍵裝備設計與選型。根據駕駛室白車身結構和焊點分配情況運用 CATIA 平臺對非標工裝結構進行了三維建模,確定了核心裝備和零部件的型號選擇,同時根據上下工件順序和氣缸工作狀態,設計出了夾具和抓手的動作順序圖。

 。3)白車身主拼自動焊裝工位典型工裝力學分析。根據力學理論,對主拼總成關鍵支撐部件進行了分析和計算,根據有限元分析理論,利用 ANSYS 對支撐部件進行了靜力學仿真分析,驗證了結構強度和變形參數滿足設計要求。

 。4)白車身主拼自動焊裝工位工藝仿真;跈C器人運動學和虛擬仿真的數字化工廠技術,運用 Process Designer&Process Simulate 仿真軟件,對主拼工位機器人自動智能焊裝工作站進行了工藝仿真,證明了前期工藝規劃方案、工裝設備結構的合理性和可靠性,并對現場設備安裝及調試,從工藝仿真結果和現場調試效果證明了本論文方案的可行性。

  本論文創新之處:

 。1)本文將數字化工廠技術貫穿于焊裝工位設計、組建和調試的始終,實現了規劃與設計之間實時反饋、動態評估,并將虛擬制造效果可視化,使得到的立體方案更加優化、成熟和可靠,降低了現場工位組建、設備安裝與調試的時間成本。

 。2)本文主拼總成焊裝夾具的設計方案采用四立柱框架式結構,該方案結構緊湊、占地面積和干涉區較小,制造成本低?蓪崿F四面機器人同時上件和焊接,生產工時降低,比原來規劃時間節約 2S.

  6.2 展望

  鑒于專業水平有限和焊裝自動線涉及的工藝、設計和現場調試的復雜性,本文仍存在不足之處:

 。1)虛擬路徑精度問題虛擬環境下的產線工位建模坐標精度較高,而現場由于加工、安裝、測量等誤差設備實際坐標與仿真坐標不一致,造成仿真路徑精度降低,對現場機器人調試時仍需要人工進行示教性操作校正。解決此類問題,可以引進的機器人視覺識別技術,該技術可以自動識別制造特征,自動規劃路徑,并自動規避障礙物,并徹底解決仿真路徑精度有誤差的問題,并且調試效率大大提高。

 。2)虛擬調試技術問題本文對主拼焊裝線仿真主要是對焊裝線進行的工藝仿真,并沒有編寫離線程序,也沒有對其進行信號邏輯仿真,對機器人焊裝線虛擬調試需要 PDPS 結合 PLC 相關控制技術,這一塊需要進一步深入研究。

 。3)由于機器人固有頻率很難通過理論計算或軟件仿真模擬得出真實數據,一般采用現場實驗法,用相關儀器測量得出的數據比較可靠、真實。限于實際條件,本文對工裝力學分析時,僅對固定夾具關鍵零部件進行了靜力學分析,沒有對搬運抓手做結構靜力、模態分析,導致搬運抓手存在與機器人發生共振的風險。

  參考文獻
  [1] 姜越。 淺談虛擬制造技術與白車身工藝發展[J]. 輕型汽車技術,2004(08): 13-15.
  [2] 丁志強。 某重型卡車白車身的模態研究[D]. 長沙: 湖南大學, 2011.
  [3] 李兵。 汽車車身裝焊夾具設計技術[M].北京: 科學出版社, 2014:2-3.
  [4] 趙振杰。 基于虛擬樣機的白車身裝焊夾具系統研究[D]. 沈陽: 東北大學, 2008.
  [5] 柴仁民。 白車身側圍外板總成機器人工位的建模、規劃及仿真[D]. 成都: 電子科技大學,2008.
  [6] 寧宇。 基于數字化工廠的轎車地板焊裝線的混流設計與規劃[D]. 長春: 吉林大學, 2011.
  [7] 張曙。 工業 4.0 和智能制造[J]. 機械設計與制造工程, 2014(8): 1-5.
  [8] 劉宏斌。 基于數字化工廠的一汽模具制造公司發展戰略研究[D]. 長春: 吉林大學, 2016.
  [9] 董揚。 汽車強國與中國夢[J]. 汽車縱橫, 2013(06): 1-3.
  [10] 陳建明。 車白車身激光焊接生產線控制系統設計[D]. 長沙: 湖南大學, 2010.
  [11] 賈峰。 車身焊裝線工業機器人的集成技術[D]. 長沙: 湖南大學, 2014.
  [12] 盧抗美, 王小寶。 國外汽車工業焊接技術與設備的現狀及當代的發展趨勢[J]. 電焊機。1995(02): 1-5.
  [13] 孫雅晶。 HF10 車焊裝線工藝方案研究[D]. 長春: 吉林大學, 2012.
  [14] 李麗霞。 LG-1 汽車車身焊裝系統夾具的開發[D]. 天津: 天津大學, 2007.
  [15] 郭孔斌。 汽車后門內板總成焊裝夾具的設計與分析[D]. 上海: 東華大學, 2015.
  [16] 董萬。 轎車白車身焊接生產線設計及虛擬設計技術應用研究[D]. 成都: 電子科技大學,2008.
  [17] 崔穎。 載貨車車身焊接工藝的現狀與展望[J]. 汽車工藝與材料, 2005,5: 7-9.
  [18] 潘鋒。 汽車焊裝生產線的柔性化[J]. 汽車研究與開發, 2004(08)。
  [19] 劉月。 汽車后橋用焊接專機的研制[D]. 沈陽: 沈陽工業大學, 2007.
  [20] 姜越, 李險峰。 淺談 VMT 與白車身工藝發展[J]. 汽車制造業, 2004: 20-25.
  [21] 林明盛。焊接路徑的視覺識別與機器人軌跡規劃[D].廣州:廣東工業大學,2016.
  [22] Bernard A, Dutta D. Digital Factory Assitant:Conceptual Framwork and Research Proposition[C].International Federation for Information Processing 2013, Nantes,France. 2013: 500-507.
  [23] Bracht,U. Masurat.T. The Digital Factory between vision and reality[J]. Computers in Industry,2005,56(15): 325-333.
  [24] Yumin Ma, Liuqun Fan, Zhihao Zhu, et al. Framework of Digital Machining Precess PlaningPlatfrom for Cylinder Body Part[J]. Journal of Donghua Universiry (English Edition)。 2007,10:627-632.
  [25] Zailin Guan, Luguang Cao, Chuangjian Wang, et al. Simulation of Logistics System with Aspectof Pallet Requirements Optimization Based on Digitial Factory[A]. Intelligent InformationTechnology Application Assocition.Proceedings of the 2011 International Conference onAutomational and Robotics(ICAR2011V1)[C]. Intelligent Informatioa Technolngy ApplicationAssociation: 52011:10.
  [26] Gunter Wohlke, Emmerich Schiller. Digital Planning Validation in automotive industry[J].Computers in Industry, 2005,56(4): 325-333.
  [27] Danny S K Chan, Albert CK Choi. Digital Factory-a Technology Show Case for Teaching andResearch in Digital Manufacturing[J]. Electromechanical Engineering Technology, 2002,31(6):109-111.
  [28] Worn,H. Frey,D. Keitel.J. Digital factory-planning and running enterprises of the future[C].Industrial Eleetronics society, IEeoN2000.26,Annualeon ferenee of the IEEE, 2000,2: 1286-1291.
  [29] 趙榮永, 張浩, 樊留群, 等。 數字化工廠與虛擬制造的關系研究[J]. 計算機集成制造系統,2004,10(12): 46-50.
  [30] 張浩, 樊留群, 朱志浩, 等。數字化工廠技術發展與展望[J]. 世界儀表與自動化, 2003.
  [31] 劉戰強, 艾興。 虛擬制造技術及其應用的現狀與發展展望[J]. 山東大學學報, 2002,32(3):211-217.
  [32] 林巨廣, 樊曉光, 李體振。 基于 DELMIA 焊裝線工藝規劃與仿真驗證[J]. 組合機床與自動化加工技術, 52013.04: 106-109.
  [33] Wiens.GJ. An overview of virtual manufacturing[A].Virtual manufacturing proceeding of 2ndafile manufacturing conference(AMC'95)[C]. Albuquerque,NewMexico,USA,ERIPress, 1995:233-237.
  [34] Jim Lindholm, Kerstin Johansen. Is Design Automation a Feasible Tool for Improving Efficiencyin Production Planning and Manufacturing Processes?[J]. Procedia Manufacturing, 2018.
  [35] Fumihiko Kimura. Product and process modeling as a kernel for virtual manufacturingenvironment[J]. Annual of the CIRP, 1993,42(1): 82-90.
  [36] 王愛云。 虛擬制造技術研究現狀及展望[J]. 礦山機械, 2007,35(12): 148-150.
  [37] 趙祥。 轎車下部車身主焊點自動焊裝線設計與虛擬仿真[D]. 長春: 長春理工大學, 2018.
  [38] 黃天澤, 黃金陵。 汽車車身結構與設計[M]. 機械工業出版社, 2002: 5-7.
  [39] 惠有利, 沈沉。 汽車構造[M]. 北京理工大學出版社, 2016: 6.
  [40] 劉勇, 邱兆美, 張伏。熱沖壓成形技術在白車身上的應用[J]. 拖拉機與農用運輸車, 2013. [41] 于燕, 宋麗麗, 楊海瑞, 等。 中重型卡車橋殼用 390Q 高強度鋼的焊接性能[J]. 機械工程材料, 2008.
  [42] 胡敏。 車身點焊裝配偏差分析的建模方法研究[D]. 上海: 上海交通大學, 2000.
  [43] Oscar Mart'm, ManuelL'opez, FernandoMart'm. Artificial neural networks for quality control byultrasonic testing in resistance spot welding[J]. Journal of Materials ProcessingTechnology, 2007:226-233.
  [44] J.D.Cullen, N. Athi,M. AI-Jader, P.Johnson, et al. Multisensor fusion for online monitoring of thequality of spot welding in automotive industry[J].Measurement, 2008,4l: 412-423.
  [45] 田向陽 . 焊接電流對 Q235 鋼焊接頭組織和性能的影響[J]. 鑄造技術 , 2014,35(8):1822-1824.
  [46] Thakur A.G, Nandedkar V.M. Optimization of the Resistance Spot welding process of GalvanizedSteel Sheet using the taguchi method[J]. Arabian Journal for Science and Engineering,2013,39(3): 1171-1176.
  [47] 潘振華。 白車身生產線規劃系統 C/S 結構的設計與實現[D]. 上海: 同濟大學, 2007.
  [48] 蔡磊。 基于遺傳算法的汽車焊裝線平衡研究及仿真驗證[D]. 安徽: 合肥工業大學, 2016.
  [49] Z.M.Bi, W.J.Zhang. Flexible fixture design and automation:Review,issues and futuredirections[M]. International Journal of Production Reseach, 2001(39): 2867-2894.
  [50] 張媛媛。 柔性薄板件裝配偏差建模分析及應用研究[D]. 上海: 上海交通大學, 2009.
  [51] Dean Denga, Wei Liang, Hidekazu Murakawa. Determination of welding deformation infillet-welded joint by means of numerical simulation and comparison with experimentalmeasurements[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2007(183): 219-225.
  [52] 劉建坤。 重卡駕駛艙多車型柔性夾具設計與研究[D]. 長春: 長春理工大學, 2018.
  [53] Rong Y M, Bai Y. Modular Fixture Element Modeling and Assembly Relationship Analysis forAutomated Fixture Configuration Design[J].Journal of Engineering Automation, 1998,4(2):147-162.
  [54] 陳萍, 張明。 商用車白車身試制總焊柔性夾具設計[J]. 裝備維修技術, 2014,3: 75-77.
  [55] 李帥, 李成明。 柔性焊裝夾具設計[J]. 工程技術, 2017,4: 65-66.
  [56] 劉瑋。 空間機械手電聯試系統的設計與研究[D]. 北京: 北京郵電大學, 2008.
  [57] 邢廣成, 張洛花。 基于 MATLAB 的 PUMA 機器人運動仿真研究[J]. 科技資訊, 2011,30: 5-7.
  [58] 陳沛志,自動搬運夾具設計與優化[D].上海:上海交通大學,2012.
  [59] 阮玉瑭。 基于 ANSYS 的某機槍有限元結構分析[D]. 南京:南京理工大學, 2007.
  [60] Bruno S, Oussama K. Springer Handbook of Robotics[M]. Springer, 2008.[61] Craig,J.Craig. 機器人學導論[M].3.負超, 等。 北京: 機械工業出版社, 2006: 48-57.
  [62] 李傳龍。 基于虛擬樣機技術的 4-DOF 混聯搬運碼垛機器人運動學和動力學研究及參數化優化[D]. 南京: 南京理學, 2012.
  [63] Huo P C, Liu G W. Application in welding production preparation process of digital factory[J].Electric Welding Machine. 2013, 204(7): 1509-1517.
  [64] Yongkang Ma, Hui Li, Zeming Wang7. Simulation and Optimizing of Work-station ofBody-in-white Welding Based on RobCAD[C]. International Conference on Mechatronics andAutomation, 2007, 8: 2276-2281.

致 謝

  時光飛逝,研究生生涯轉眼即逝,在這三年的學習深造過程中,無論是專業素養還是實踐操作能力都得到了極大的鍛煉和提升,為以后的工作打下了堅實的基礎,也為整個學生生涯畫上一個圓滿的句號,為此,我衷心感謝三年來每一位幫助過我的人。

  首先,由衷的感謝導師劉悅教授對我畢業論文的悉心指導,劉悅導師治學態度嚴謹,學風求真務實,讓我在學習生活和科研方面受益匪淺。同時,感謝宋林森教授在實驗室工作上的關心,在學習汽車焊裝技術、數字化工廠仿真方面給予我的全面支持,為我提供一汽集團的學習和實踐機會,能夠及時的幫助我解答實驗室生活中遇到的難題和困惑。感謝王興開師兄在研一學習 CATIA 軟件進行結構設計時的全面教導,感謝譚洪強、趙祥等師兄在一汽紅旗 EV 項目期間對我的技術指導和現場培訓。感謝仿真工程師岳守剛、侯彥亮你在一汽項目期間對我工作上的技術支持。感謝同學張大鵬等人在做紅旗 HS7 項目期間的理解和支持。

  在實驗室期間,感謝師兄的技術指導和培訓,讓我能夠快速的掌握使用 CATIA進行車身焊接夾具以及搬運抓具的設計與制造工藝,充分認識了焊裝線的規劃及工藝流程。感謝張乂文老師在學習機器人仿真與應用方面對我幫助和指點,張乂文老師在工廠仿真知識淵博,實踐經驗豐富,并為我講解了很多機器人仿真的實際應用手段,使我在 2018 年"西門子杯"中國智能制造挑戰賽上獲得優異成績,并提供了大量的參考資料,來輔助我順利完成論文。

  除此之外,非常感激父母二十幾年來對我無私奉獻的養育、教導之恩!感謝劉翠平女士多年來對我的陪伴和默默支持,感謝室友劉響、熊恒、張星舒在不同研究領域給予我的幫助。

  最后,特別向審閱本論文以及參加論文答辯的專家、老師們致以崇高的謝意!

(如您需要查看本篇畢業設計全文,請您聯系客服索。

相關內容
相關標簽:夾具畢業設計
好優論文定制中心主要為您提供代做畢業設計及各專業畢業論文寫作輔導服務。 網站地圖
所有論文、資料均源于網上的共享資源以及一些期刊雜志,所有論文僅免費供網友間相互學習交流之用,請特別注意勿做其他非法用途。
如有侵犯您的版權或其他有損您利益的行為,請聯系指出,論文定制中心會立即進行改正或刪除有關內容!
欧美国产伦久久久久久久
<acronym id="cqmsy"></acronym>
<acronym id="cqmsy"><center id="cqmsy"></center></acronym>