HF3型车门左边框焊接总成的自动焊接装置设计开题报告

SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名系部汽车工程专业、班级指导教师姓名职称高级教师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称HF3型车门左边框焊接总成的自动焊接装置设计一、课题研究现状，选题的目的、依据和意义微型及普及型汽车在我国有很大的市场，从0.9L到1.6L，价格适合我国国情，适合正在发展的中国的国情，焊接工装是汽车生产过程中的重要设备之一，随着现在设计加工制造技术的发展，汽车白扯身焊接方法及技术手段等也在不断发展，确定焊接工艺与生产工装的方案及设计，从而达到对汽车焊接工艺装备进一步的更深了解。该毕业设计可以加强常用工具AutoCAD软件的使用与掌握；加快了解汽车企业生产工艺装备设计，制造及应用的过程。机器人技术是融合了电子技术，机械技术等多种新兴技术的一种高新技术，工业机器人先后经历了从第一代示教再现机器人，第二代离线编程机器人，到现在的第三代智能机器人三个过程，焊接作为工业裁缝，是工业生产中非常重要的加工手段，焊接质量的好坏对产品质量起着决定性的影响，同时由于焊接烟尘，弧光，金属飞溅的存在，焊接的工作环境非常恶劣，随着先进制造技术的发展，实现焊接产品制造的自动化，柔性化与智能化已经成为必然趋势，采用机器人焊接已经成为焊接技术自动化的主要标志。1 焊接机器人应用的重要意义（1）稳定和提高焊接质量，保证其均一性。焊接参数如焊接电流，电压，焊接速度和干伸长量等对焊接结果有着决定作用，采用机器人焊接时，每条焊接的焊接参数都是恒定的，寒风质量受人为因素影响较小，降低了对工人操作技术的要求，因此焊接质量稳定，而人工焊接时。焊接速度，干伸长量等都是变化的，很难做到质量的均一性。（2）改善了劳动条件。采用机器人焊接，工人只需要装卸弓箭，远离了焊接弧光，烟雾和飞溅等，对于点焊来说，工人无需搬运笨重的手工焊钳，使工人从高强度的体力劳动中解脱出来。（3）提高劳动生产率，机器人可二十四小时连续生产，随着告诉高效焊接技术的应用，采用机器人焊接，效率提高得更为明显。（4）产品周期明确，容易控制产品产量，机器人的生产节拍是固定的，因此安排生产计划非常明确（5）缩短产品改型换代的周期，减少相应的设备投资，可实现小批量产品的焊接自动化。机器人与专机的最大区别就是可以通过修改程序以适应不同工件的生产。二 文献综述1 我国焊接机器人的应用状况我过焊接机器人的应用主要集中在汽车，摩托车，工程机械，铁路机车等主要行业。汽车是焊接机器人的最大用户，也是最早的用户。早在20世纪70年代末，上海电焊机厂与上海电动工具研究所合作研制了直角坐标机械手，成功应用于上海牌轿车底盘焊接。一汽公司是我国最早引进焊接机器人的企业，1984年起先后从KUKA公司引进了3台点焊机器人，用于当时红旗牌轿车的车身焊接和解放牌车身顶盖的焊接，1986年成功将焊接机器人应用于前围总成的焊接，并于1988年开发了机器人车身总焊接。20世纪80年代末和20世纪90年代初，德国大众公司分别与上海和一汽成立合资汽车厂生产轿车虽然是国外的二手设备，但其焊接自动化程度和装备水平让我们认识到了与国外的巨大差距。随后二汽在货车及轻型车项目中都引进了焊接机器人，可以说20世纪90年代以来的技术引进和生产设备，工艺装备的引进使我国的汽车制造水平由原来的作坊式生产提高到规模化生产，同时使国外焊接机器人大量进入中国。由于我国基础设施建设的高速发展带动了工程机械行业的繁荣，工程机械行业也成为较早引入焊接机器人的行业之一，近年来随着我国经济的高速发展，能源的大量需求，与能源相关的制造行业也都开始寻求自动化焊接技术，焊接机器人逐渐崭露头角。铁路机车行业由于我国货运，客运，程序地铁等需求量的不断增加以及列车提速的需求，机械人的需求一直处于稳步增长态势。据2001年统计，全国共有各类焊接机器人1040台，汽车制造和汽车零部件生产企业中的焊接机器人占全部焊接机器人的76%。在汽车行业中点焊机器人与弧焊机器人的比例为3：2，恰行业大都是以弧焊机器人为主，主要分布在工程机械10%，摩托车6%，铁路车辆4%,锅炉1%等行业，焊接机器人也主要分布在全国几大汽车制造厂。目前在我过应用的机器人主要分日系，欧系和国产三类。日系中主要有安川，松下，OTC，FANUC，不二越，川崎等公司产品，欧系中主要有德国的KUKA,CLOOS，瑞典ABB，意大利COMAU和奥地利IGM公司，国产机器人主要是沈阳新松机器人公司产品。目前在我国虽然已经具有资助知识产权的焊接机器人系列产品，但确不能批量生产。2，设计内容目前是如何实现的自动焊接装置适用HF3型车门右边框自动焊接要求：利用HF3型车门右边框产品数模，定位元件的多个自由度都可方便，精确调整的夹具使其保持在高精度，确保工件高质量，能够大幅度提高生产效率及焊接质量，使设备的性价比达到最高，符合人机工程的夹具设计使操作者操作便捷，省力，减轻操作者劳动强度。工件焊接夹具工装台采用限位转动，焊接过程中，夹具变位焊接协调运动，可将焊接转到最合适的焊接位置，最佳的焊接姿态进行焊接。本工作站的设计以产品的工艺分析和工艺流程的合理安排为基础，以机器人的焊接生产能力为条件，已达到产能为目标，力求设备做到高柔性，使设备的性价比达到最高，设计设备时以经济型，安全性，良好的操作性，并把设备的可靠性作为我们首要追求的目标。3，设计内容1，基于产品数模设计焊接组件的加工方案，并对其工装的设计过程，方法及工作远离进行分析，确定定位加紧装置和转动机构的最终设计方案2，通过分析拟定必要的保证要求的设计内容：设计三个工位的焊接夹具，各工位的焊接夹具工作既可以相互独立，也可以有序预约，使操作者操作便捷，维护方便3，通过分析设计符合实际的焊接夹具4，通过分析，对定位加紧装置和转动机构进行了结构的设计5，完成二维和三维装配图6，要有对相关项目进行理论分析和设计计算7，图纸和说明书要符合规范，标准化，清晰4，主要部品的相关资料1， 本生产线所选用的弧焊机器人是日本松下最新推出的墓前世界最先进的机型TA1400：包括机器人本体，机器人控制柜，示校盒3部分2， TIG焊接电源3， 单机器人三工位工作站内的三位置水平翻转工装台用于夹具翻转变换位置，其中用于工件焊接与装卸夹具翻转位置机构，采用汽缸驱动，通过机构翻转，翻转范围：正负60，翻转到位后由气动精确定位，保证焊接精度。重复定位精度为正负0.2MM。夹具翻转变位采用PLC控制器，由机器人控制柜统一控制，焊接过程中，夹具变位与机器人协调运动，可将任何一段焊缝转到最合适的焊接位置，由机器人带动焊枪以最佳的焊接自带进行焊接。4， 变压器5， 焊接夹具改造：焊接夹具是生产线中最重要的部分，其设计，制造的好坏直接关系到产品的质量和产品的稳定性，也直接关系到操作者操作的便捷程度。我们的夹具是按照唐山松下产业机器有限公司的夹具制作标准，其具体标准简摘如下：各个工件在不同工序上尽量采用同一定位基准，各个工序夹具的基准保持一致，尽量减少由于定位选择合理，且除主定位外的每一个定位点均设计调整位置精度的机构，调整时由基准，能够方便掌握调整量。工件各三间夹紧点选择合理，夹具部分采用自动（气动）夹紧与手动加紧相结合的方式，在关键部位采用自锁式的压紧机构，夹紧力足以抵抗焊接变形，以有效控制工件的焊接变形。 夹具地板具有足够的刚度，通过夹紧机构的夹紧，能够有效控制工件在焊接过程中的焊接变形。夹具设有拔销机构或工件顶出机构，使操作者卸件省力，便捷。夹具在装夹工件完成后能够在工装台转动的配合下，机器人带动焊枪以较好的姿态（具有一定的调解空间）到达焊缝的任何位置，而不与夹具相干涉夹具的所有定位元件及距焊缝较近的夹紧元件采用特殊的表面处理，提高其耐磨性能，保证使用寿命，并能够有效防止焊接飞溅的粘附采用SMC焊接汽缸，汽缸杆，气管，电器线路要有充分可靠的防护，有效防止焊接飞溅的粘附高精度的数控加工中心可保证夹具的加工精度5，工作站的特点：1， 机器人焊接工作站的配置均为柔性配置，通过更换夹具即可快速适应产品变化的需要2， 符合人机工程的夹具设计使操作者操作便捷，省力，减轻操作者劳动强度3， 定位元件的多个自由度都可方便，精确调整的夹具使其保持在高精度，确保工件高质量4， 机器人与电源焊接都为松下产品，设备间匹配紧密，能够大幅度提高生产效率及焊接质量，使设备的性价比达到最高5， 机器人工作站内设置三个恭维的焊接夹具，各恭维的焊接夹具工作即可以相互独立，也可以有序预约，使操作者操作便捷，维护方便6， 工件焊接夹具工装台采用限位转动，由电器控制器统一控制，焊接过程中，夹具变位与机器人协调运动，可将焊缝转到最合适的焊接位置，由机器人带动焊枪以最佳的焊接姿态进行焊接7， 示教盒的操作吉阿米娜能够任选中/英/日的任意文字，且两种文字可方便切换8， 机器人系统说明备有中文技术资料，极大方便了操作者学习和使用9， 机器人工作站四周配置防护栏或遮光板，可避免弧光和飞溅造成的伤害10，由PLC组成的控制系统灵敏可靠，故障少，且操作和维护方便11，系统的运行状态及系统报警信息可随时在控制器上显示，使系统维护直观，操作便捷6，焊接工艺分析：根据提供的数模，图纸等相关资料，通过详细分析所焊接工件的功能和工作环境，各冲压件的形状特性，尺寸精度要求，焊缝长度及位置特点，结合各件的焊接工作量及机器人的工作效率，工作站由一台机器人+一台焊接设备的3各工位完成焊接任务。车门框的焊缝位置决定不可能将所有焊缝敞开，所以另外在工位增加限位转动台，该工位由汽缸带动工装台（焊接夹具）转动三 基本内容，拟解决的主要问题（技术路线）1方案简述该系统由一台机器人本体+1台TIG焊接电源+3个可转动限位工装台及电控系统等组成，各工作台的焊接夹具焊接工作既可以相互独立，也可以有序预约，焊接过程中，夹具转动变位与机器人协调运动，由电器控制器统一控制，可将焊缝转到最合适的焊接位置。2主要设备构成：机器人本体及控制装置TA1400 1套 日本松下制造PLC控制翻转变位控制 1套 唐山松下TIG焊接电源YC-300BZ2 1套 日本松下制造焊接附件 1套 日本/唐山松下制造TIG焊枪 1套 日本松下制造2位置翻转变位工装台 3套 新科锐底座及支架等 1套 新科锐电气系统 1套 新科锐变压器 1套 唐山松下为提高机器人工作效率，便于操作者操作，工作站设备三工位水平轴转动变位工装台，操作者在其中1个装卸工件，机器人在另外两个进行焊接。每个工装爱安装一套夹具，工装台30-30翻转可变换3个夹具的位置，可将焊缝转到最合适的焊接位置3其具体操作流程：操作者在1#水平翻转工装台30装卸位置将各工序的各个散件装夹在各自的位置上，装夹完毕，操作者退出并按启动按钮。机器人立即开始在夹具1#工位上进行焊接，焊接过程中，水平翻转工装台旋转可以按照程序自动翻转60操作者可以在2# 3#工装台装夹相应的焊接组件，装夹完毕，可以进行预约启动当机器人在1#工位焊接结束，只要2#工位夹具有预约，机器人立即自动转到2#工位焊接位置，机器人立即进行焊接当机器人在2#工位焊接结束，只要3#工位夹具有预约，机器人立即自动转到3#工位焊接位置，机器人立即进行焊接此时，操作者可以在1#工位装卸工件。装夹完毕，可以进行预约启动如此循环往复工作。四、进度安排1，熟悉设计任务书，并了解相关材料（网上查阅），准备资料，填写开题报告：第1-3周2，熟悉零部件图纸（提出有相应问题），熟练掌握CAD2004以上版本及装配工艺学：第4-5周3，据自己所学知识及实习工厂或其他装配厂提出改进设计方法，确定设计方案及设计内容，有改进解决问题的方法简单方案草书（说明问题），辅助工具excel,word和CAD要有一定使用能力：第6-7周4，焊接工装的设计及中期检查：第8-9周5，二维装配图与三维的设计：第10-11周6，进行理论分析和设计计算及装配的主要零部件图设计：第12-14周7，总结毕业设计及编写说明书，后期检查审核及修改不足：第15-16周8，毕业设计准备答辩及答辩：第17周五，主要参考资料（1） 日本机器人学会编，机器人技术手册，总光泽等译，北京：科学技术出版社，2009（2） 哈尔滨凌云汽车零部件有限公司焊接机器人工作站技术方案说明书（3） 先进焊接设备与维修，魏继昆编著，机械工业出版社（4） 邱宣怀主编，机械设计，第四版，北京：高等教育出版社，2007（5） 网上资料等六、备注指导教师意见：签字： 年 月 日