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1、罄薹燕豁L中國高新技術(shù)企業(yè)汽車門焊接生產(chǎn)線方案的研究湖南省婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院南校區(qū)劉梅秋【摘要】本文主要針對(duì)某型號(hào)汽車門裝備制造的自動(dòng)焊接生產(chǎn)線的幾種方案,根據(jù)對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)方案的詳細(xì)討論,結(jié)合工廠的實(shí)際情況,設(shè)計(jì)了適合汽車門的自動(dòng)生產(chǎn)線方案,實(shí)現(xiàn)了車門生產(chǎn)線的穩(wěn)定可靠,維護(hù)方便體現(xiàn)了焊接柔性制造系統(tǒng)在現(xiàn)代生產(chǎn)制造業(yè)中的重要地位?!娟P(guān)鍵詞】焊接方案研究1前言進(jìn)入二十一世紀(jì),我國制造業(yè)迎來了前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇,提高企業(yè)生產(chǎn)制造的質(zhì)量和效率是現(xiàn)
2、代制造業(yè)的發(fā)展方向。而裝配制造業(yè)的迅速發(fā)展成為制造業(yè)的一個(gè)亮點(diǎn),近年來,隨著焊接機(jī)器人的廣泛使用。焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)已從機(jī)械化、自動(dòng)化向柔性化發(fā)展,柔性裝焊生產(chǎn)線已被越來越普遍地采用?,F(xiàn)代的焊接生產(chǎn)線,是各種加工、裝配、焊接、無損檢驗(yàn)等諸作業(yè)中心與焊件的上料、卸料、傳輸?shù)戎T機(jī)械裝置及生產(chǎn)線的電控及通信系統(tǒng)等的綜合組合體,即機(jī)電一體化系統(tǒng)。隨著各個(gè)汽車生產(chǎn)巨頭大舉進(jìn)入中國市場及中國本土汽車制造商的發(fā)展壯大,中國的汽車市場競爭越來越激烈,這迫使汽
3、車制造商生產(chǎn)出性價(jià)比高類型多樣質(zhì)量可靠的汽車來滿足消費(fèi)者的需求,而要馓到這一點(diǎn),采用先進(jìn)的汽車生產(chǎn)線是關(guān)鍵,汽車門的焊接生產(chǎn)線是整個(gè)汽車生產(chǎn)線的一部分,也應(yīng)該體現(xiàn)現(xiàn)代汽車生產(chǎn)的要求。目前汽車焊接生產(chǎn)線大多采用柔性生產(chǎn)線以實(shí)現(xiàn)焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的自動(dòng)化機(jī)器人大量應(yīng)用來代替生產(chǎn)線上專用的工藝裝備和自動(dòng)焊機(jī),即焊接柔性制造系統(tǒng)(wFMs),本文所設(shè)計(jì)的汽車門焊接生產(chǎn)線就是按這個(gè)要求來設(shè)計(jì)的,整個(gè)生產(chǎn)線以焊接機(jī)器人為核心,配以靈活可靠的焊裝夾具和與焊
4、接機(jī)器人完全配合的翻轉(zhuǎn)機(jī)等輔助設(shè)備,合理安排焊接工序,盡量縮短中間的輔助工序的時(shí)間和設(shè)備,減少企業(yè)的投資,增加生產(chǎn)線的柔性,使企業(yè)獲取更強(qiáng)的競爭能力。2車門生產(chǎn)要求本文中車門要求的生產(chǎn)綱領(lǐng)為50000套/年,其中每套車門主要包括4件:左前門、右前門、左后門、右后門。按照26個(gè)工作曰/月計(jì)算,則每天至少生產(chǎn)160套車門。前門焊接主要有:一個(gè)457斜角對(duì)接的焊縫,正反焊接,焊接長度共計(jì)約60IIlnl,焊縫為空間曲線;后視鏡安裝板焊接有:1
5、0mm長的焊縫3點(diǎn)、18nlnl長的焊縫4點(diǎn),兩焊接處距離約為1300mm;后門焊接主要有:兩個(gè)45豫角對(duì)接的焊縫正反焊接,焊接長度共計(jì)約120mm,焊縫為空間曲線,兩焊接處距離800mm。焊接工藝要求為:框角的焊接先從內(nèi)側(cè)點(diǎn)上,再焊外側(cè)。最后一110一焊接內(nèi)側(cè),外側(cè)要求表面平整,焊接變形?。缓附硬牧蠟榈吞间?。厚度為08mm。3生產(chǎn)方案設(shè)計(jì)考慮到作為車門生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。本文研究的主要采用機(jī)器人焊接,并且考慮到工廠的經(jīng)濟(jì)承受
6、能力,不可能再為了不同的車門的焊接再設(shè)計(jì)多條自動(dòng)生產(chǎn)線,所選方案必須能夠兼顧4個(gè)車門的焊接生產(chǎn)需要,最終使得生產(chǎn)線的布局主要考慮滿足產(chǎn)量需求、保證產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化生產(chǎn)過程、降低勞動(dòng)強(qiáng)度等。31總俸方案設(shè)計(jì)以上通過對(duì)生產(chǎn)線的各方面的分析,我們構(gòu)想了多個(gè)生產(chǎn)線的方案,它們都各有優(yōu)缺點(diǎn),這些是我們的設(shè)計(jì)的參考,通過對(duì)各個(gè)方案的比較分析,我們將進(jìn)一步了解生產(chǎn)線的情況,并且最終將選擇一個(gè)最符合要求的作為設(shè)計(jì)方案。方案一:該系統(tǒng)主要由一臺(tái)機(jī)器人和兩個(gè)
7、焊接變位機(jī)組成,變位機(jī)相互成直角布置。機(jī)器入位于中央,兩個(gè)焊接I:位位于同一圓周上。每個(gè)焊接工位上設(shè)計(jì)一臺(tái)專用夾具,夾具可以沿水平軸翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)汽車門兩面的焊接。夾緊機(jī)構(gòu)采用人工手動(dòng)夾緊,翻轉(zhuǎn)氣動(dòng)自動(dòng)完成。這里沒有夾具輸送機(jī)構(gòu)專用夾具在固定工位工作。每一個(gè)工位既可上料也可下料,設(shè)計(jì)兩個(gè)工位的目的是為了平衡上下料和機(jī)器人的焊接時(shí)間。機(jī)器人焊~個(gè)門的一個(gè)面最長使用時(shí)間不超過20s,一個(gè)工人上下料不能滿足機(jī)器人焊接需要,在兩臺(tái)翻轉(zhuǎn)機(jī)的相交處設(shè)置了
8、檔板。圖方案一示意圖(下轉(zhuǎn)第112頁)萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)11制造技術(shù)ιTIO嗣申111(,“葉位~血汽車門焊接生產(chǎn)線方案的研究湖南省委底取業(yè)技術(shù)學(xué)院南校區(qū)劉梅秋[摘要]本文主要針對(duì)某型號(hào)汽豐門笨備制造的自動(dòng)焊接生產(chǎn)線的幾種方案,根據(jù)對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)方案的詳細(xì)討論,結(jié)合工廠的實(shí)際情況,設(shè)計(jì)了適合汽車門的自動(dòng)生產(chǎn)線方案,實(shí)現(xiàn)了車門生產(chǎn)線的穩(wěn)定可靠,饗護(hù)方便,體現(xiàn)了焊接柔性4創(chuàng)造系統(tǒng)在現(xiàn)代生產(chǎn)制造業(yè)中的重要地位。[關(guān)鍵詞]焊接方案研究1前曹焊接內(nèi)側(cè),
9、外側(cè)要求表面平整,焊接變形小焊接材料為低碳進(jìn)入二十一世紀(jì),我國制造業(yè)迎來了前所未有的挑戰(zhàn)鋼,厚度為0.8mm。和機(jī)遇,提高企業(yè)生產(chǎn)制造的質(zhì)量和效率是現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)3生產(chǎn)方案設(shè)計(jì)展方向。而裝配制造業(yè)的迅速發(fā)展成為制造業(yè)的一個(gè)亮點(diǎn),考慮到作為車門生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度.本文研究近年來,隨著焊接機(jī)器人的廣泛使用,焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)巳從機(jī)的主要采用機(jī)器人焊接,并且考慮到工廠的經(jīng)濟(jì)承受能力,械化、自動(dòng)化向柔性化發(fā)展,柔性裝焊生產(chǎn)線已被越來越普不可
10、能再為了不同的車門的焊接再設(shè)計(jì)多條自動(dòng)生產(chǎn)線,所遍地采用?,F(xiàn)代的焊接生產(chǎn)線,是各種加工、裝配、焊接、無損選方案必須能夠兼顧4個(gè)車門的焊接生產(chǎn)需要,最終使得生檢驗(yàn)等諸作業(yè)中心與焊件的上料、餌料、傳輸?shù)戎T機(jī)械裝置產(chǎn)線的布局主要考慮滿足產(chǎn)最需求、保證產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化生及生產(chǎn)線的電控及通信系統(tǒng)等的綜合組合體,即機(jī)電一休化產(chǎn)過程、降低勞動(dòng)強(qiáng)度等。系統(tǒng)。、3.1總體方案設(shè)計(jì)隨著各個(gè)汽車生產(chǎn)巨頭大舉進(jìn)入中國市場及中國本土以上通過對(duì)生產(chǎn)線的各方面的分析,
11、我們構(gòu)想了多個(gè)生汽車制造商的發(fā)展壯大,中國的汽車市場競爭越來越激烈,產(chǎn)線的方案,它們都各有優(yōu)缺點(diǎn),這些是我們的設(shè)計(jì)的參考,這迫使汽車制造商生產(chǎn)出性價(jià)比高,類型多樣.質(zhì)量可靠的通過對(duì)各個(gè)方案的比較分析.我們將進(jìn)一步了解生產(chǎn)線的情汽車來滿足消費(fèi)者的需求,而要做到這一點(diǎn),采用先進(jìn)的汽況,并且最終將選摔一個(gè)最符合要求的作為設(shè)計(jì)方案。1在生產(chǎn)線是關(guān)鍵,汽車門的焊接生產(chǎn)線是整個(gè)汽車生產(chǎn)線的方案→:該系統(tǒng)主要由一臺(tái)機(jī)器人和兩個(gè)焊援變位機(jī)組一部分,也應(yīng)
12、該體現(xiàn)現(xiàn)代汽車生產(chǎn)的要求。目前汽車焊接生成,變位機(jī)相互成直角布置。機(jī)器人位于中央,兩個(gè)焊接1:位產(chǎn)線大多采用柔性生產(chǎn)線以實(shí)現(xiàn)焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的自動(dòng)化,機(jī)位于同一圓周上。每個(gè)焊接工位上設(shè)計(jì)臺(tái)專用興縣,夾具器人大量應(yīng)用來代替生產(chǎn)線上專用的工藝裝備和自動(dòng)焊機(jī),可以沿水平軸翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)汽車門兩麗的焊接。夾緊機(jī)構(gòu)采用人即焊接柔性制造系統(tǒng)(WFMS),本文所設(shè)計(jì)的汽車門焊接生工手動(dòng)夾緊,翻轉(zhuǎn)氣動(dòng)自動(dòng)完成。這里沒有夾具輸送機(jī)構(gòu),專產(chǎn)線就是按這個(gè)要求來設(shè)計(jì)的,
13、整個(gè)生產(chǎn)線以焊接機(jī)器人為用夾具在固定工位工作。每一個(gè)工位斷,可上料也可F料,設(shè)核心,配以靈活可靠的焊裝夾具和與焊接機(jī)器人完全配合的計(jì)兩個(gè)工位的目的是為了平衡上下料和機(jī)器人的焊接時(shí)間。翻轉(zhuǎn)機(jī)等輔助設(shè)備,合理安排焊接工序,盡量縮短中闊的輔機(jī)器人焊一個(gè)門的一個(gè)面最長使用時(shí)閱不跑過20s,一個(gè)正助工序的時(shí)間和設(shè)備,減少企業(yè)的投資,增加生產(chǎn)線的柔性,人上下料不能滿足機(jī)器人焊接需要,在兩臺(tái)翻轉(zhuǎn)機(jī)的相交處使企業(yè)獲取更強(qiáng)的競爭能力。設(shè)置了檔飯。2牢門生
14、產(chǎn)要求本文中車門要求的生產(chǎn)綱領(lǐng)為50000套年,其中每套車門主要包括4件:左前門、右前門、左后門、右后門,按照26個(gè)工作曰月計(jì)算,貝1J每天至少生產(chǎn)160套車門。前門焊接主要有:一個(gè)45斜角對(duì)接的焊縫,正反焊接,焊接長度共計(jì)約6Omm,焊縫為空間曲線后視鏡安裝板焊接有:lOmm長的焊縫3點(diǎn)、18mm長的焊縫4點(diǎn),兩焊接處距離約為13∞mm后門焊接主要有:兩個(gè)45斜角對(duì)接的焊縫,正反焊接,焊接長度共計(jì)約120mm,焊縫為空間曲線,兩焊接處
15、距離800mm。焊接工藝要求為:框角的焊接先從內(nèi)側(cè)點(diǎn)上,再焊外側(cè),最后110圖方察一示.圈(f轉(zhuǎn)第112頁)蠹l篇器L中國高_(dá)新技術(shù)套業(yè)調(diào)整R5的阻值或改變c4的電容量,可改變Ic4的3腳輸出振蕩信號(hào)的頻率。若將K的常開觸點(diǎn)并接在無繩電話機(jī)的尋呼鍵上,則可作為長距離無線防盜報(bào)警器使用。f3】24多普勒雷達(dá)探測器該探測報(bào)警器采用MDu一1000型多普勒雷達(dá)探測模塊來探測物體的移動(dòng),其性能優(yōu)于紅外線探測器。MDu一1000型多普勒雷達(dá)探測模
16、塊內(nèi)設(shè)有發(fā)射機(jī)及接收機(jī)電路,只要給它加上5v直流電壓,它內(nèi)部的發(fā)射機(jī)及接收機(jī)便開始正常工作其發(fā)射功率約為20mw。多普勒雷達(dá)探測報(bào)警器的電路。當(dāng)MDu一1000型模塊探測到有移動(dòng)目標(biāo)時(shí)其輸出端IF就會(huì)輸出多普勒頻移的中頻信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)c2、R1濾除低頻干擾后,再由Icla、Iclb兩級(jí)放大。前級(jí)放大增益為210倍,后級(jí)放大增益為110倍,調(diào)節(jié)電位器RPl可改變后一級(jí)放大器的增益。以確定系統(tǒng)的作用距離。3結(jié)語本系統(tǒng)主要完成了門磁、紅外、多
17、普勒雷達(dá)探測器等電路的設(shè)計(jì)在功能上比較完善,用戶可根據(jù)需要選擇合適的防盜探測器。有很好的市場應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)【1]黃繼昌喬蘇文實(shí)用報(bào)警電路【M1人民郵電出版社2005[2]劉遙生熱釋紅外傳感器U】電子制作20042【3】劉修文紅外對(duì)射傳感器的應(yīng)用[M】實(shí)用電子電路設(shè)計(jì)制作300倒北京:中國電力出版社2005【4】張慶雙報(bào)警器、警示器應(yīng)用電路【M】機(jī)械工業(yè)出版社2005(上接第110頁)方案二:本方案生產(chǎn)線呈環(huán)型布置,由兩臺(tái)機(jī)器人和三個(gè)
18、焊接工位組成,在正中央是~個(gè)較大的回轉(zhuǎn)臺(tái),由數(shù)控的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。使它可以精確的每隔一定的時(shí)間轉(zhuǎn)過120度的角度。在回轉(zhuǎn)臺(tái)的對(duì)稱的三個(gè)端點(diǎn)裝有三臺(tái)翻轉(zhuǎn)機(jī),翻轉(zhuǎn)機(jī)的結(jié)構(gòu)同其他方案中的基本一樣,每一個(gè)工位配一套夾具,夾具同樣安裝在翻轉(zhuǎn)機(jī)上,當(dāng)焊接工件結(jié)構(gòu)變化時(shí),夾具也需要需做出相應(yīng)的調(diào)整。整個(gè)生產(chǎn)線只需一個(gè)工人,他既完成工件的裝配也完成工件的拆卸。圖方案二示意圖32生產(chǎn)線方案選取首先對(duì)于方案一,完成一套門焊接總時(shí)間約為296s,要完成生產(chǎn)任務(wù)
19、,每天生產(chǎn)160套,需工作135小時(shí),該方案工件需來回翻轉(zhuǎn)。工作效率不是很高。一112一對(duì)于方案二,焊接時(shí)間加上回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)間,翻轉(zhuǎn)機(jī)翻轉(zhuǎn)時(shí)間和工人完成裝配和拆卸的時(shí)間不會(huì)超過60s(生產(chǎn)節(jié)拍),這樣每天可完成約170套的焊接任務(wù),效率較方案一高,而且這個(gè)方案中間設(shè)置了一個(gè)大的回轉(zhuǎn)臺(tái),通過回轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來變換焊接工位,而省掉了機(jī)器人的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),機(jī)器人自身不需要運(yùn)動(dòng),這樣的話可使機(jī)器人少掉一個(gè)自由度,對(duì)機(jī)器人的要求減低了。可降低機(jī)器人的
20、投資。根據(jù)對(duì)以上方案的詳細(xì)討論,結(jié)合工廠的實(shí)際情況,包括對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線的使用情況,結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,投資額大小,維護(hù)的方便性,與機(jī)器人工作的配合情況,對(duì)生產(chǎn)率的滿足,對(duì)工人技能和人數(shù)的要求等各方面綜合考慮,最終我們決定選擇方案二的生產(chǎn)線布置。4總結(jié)展望本文通過車門焊接生產(chǎn)線的總體布局情況,根據(jù)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)效率詳細(xì)設(shè)計(jì)了車門生產(chǎn)線,技術(shù)含量和自動(dòng)化程度很高。這個(gè)實(shí)際的汽車門焊接生產(chǎn)線中,我們依據(jù)實(shí)際的使用要求,做了適當(dāng)?shù)木?,?shí)際是設(shè)計(jì)了一個(gè)以焊接機(jī)
21、器人為核心的柔性焊接制造系統(tǒng),這是生產(chǎn)汽車門的一個(gè)獨(dú)立的作業(yè)系統(tǒng),也可以稱為工作站。它在滿足實(shí)際生產(chǎn)需要的前提下大大降低企業(yè)的投資成本,并且具有一定的柔性,基本可以適應(yīng)產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模、品種和工藝性等的變化,是一個(gè)比較好的解決方案。萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)111制造技術(shù)ιTIOIIs申.,..晴位牢在且調(diào)甏民5的阻值或改變C4的電容量,可改變IC4的3腳作用距離。輸出振蕩信號(hào)的頻率。3.結(jié)語若將K的常開觸點(diǎn)并接在無繩電話機(jī)的尋呼鍵上貝IJ可本系統(tǒng)
22、主要完成了門磁、紅外、多普勒雷達(dá)探測器等電作為長距離無線防盜報(bào)警器使用。13]路的設(shè)計(jì),在功能上比較完善,用戶可根據(jù)需要選揮合適的防2.4多普勒霄達(dá)探測器盜探測器,有很好的市場應(yīng)用前景。該探測報(bào)警器采用MDUl000型多普勒雷達(dá)探測模塊來探測物體的移動(dòng),其性能優(yōu)于紅外線探測器。MDU一1創(chuàng)燦,考文民型多普勒雷達(dá)探測模塊內(nèi)設(shè)有發(fā)射機(jī)及接收機(jī)電路,只要給[1J黃繼昌喬蘇義.實(shí)用報(bào)警電且在[M]人民郵電出版社.2005它加上5V直流電壓,它內(nèi)
23、部的發(fā)射機(jī)及接收機(jī)便開始正常工[2]劉遙生.熱釋紅外傳感葛川電子制作2004.2作,其發(fā)射功率約為20mW0[3J劉修文.紅外對(duì)射傳感囂的應(yīng)用[M].實(shí)用電子電路設(shè)計(jì)制多普勒霄達(dá)探測報(bào)警器的電路。當(dāng)MDUI000型模塊作300例.北京:中國電力出版社.2005探測到有移動(dòng)目標(biāo)時(shí),其輸出端IF就會(huì)輸出多普勒頻移的中(4)張慶雙.報(bào)警器、警示器應(yīng)用電路[M]機(jī)械工業(yè)出版社頻信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)C2,Rl濾除低頻干擾后,再由ICla、IC1b200
24、5兩級(jí)放大。前級(jí)放大增益為210倍,后級(jí)放大增益為110倍,調(diào)節(jié)電位器RPl可改變后一級(jí)放大器的增益,以確定系統(tǒng)的(上接第110頁)對(duì)于方案二,焊接時(shí)間加上回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)間,翻轉(zhuǎn)機(jī)翻方案二:本方案生產(chǎn)線里環(huán)型布置,由兩臺(tái)機(jī)器人和三轉(zhuǎn)時(shí)間和工人完成裝配和拆卸的時(shí)間不會(huì)超過仙(生產(chǎn)節(jié)個(gè)焊接工位組成,在正中央是一個(gè)較大的回轉(zhuǎn)臺(tái),自數(shù)控的伺拍).這樣每天可完成約170套的焊接任務(wù),效率較方案一高,服電機(jī)驅(qū)動(dòng),使它可以精確的每隔一定的時(shí)間轉(zhuǎn)過120
25、度的而且這個(gè)方案中間設(shè)置了一個(gè)大的回轉(zhuǎn)臺(tái),通過回轉(zhuǎn)臺(tái)的回角度。在回轉(zhuǎn)臺(tái)的對(duì)稱的三個(gè)端點(diǎn)裝有三臺(tái)翻轉(zhuǎn)機(jī),翻轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來變換焊接工位,而省拇了機(jī)器人的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),機(jī)器人結(jié)構(gòu)向其他方案中的基本一樣,每一個(gè)工位配套夾具,夾具自身不需要運(yùn)動(dòng),這樣的話可使機(jī)器人少掉一個(gè)自由度,對(duì)機(jī)同樣安裝在翻轉(zhuǎn)機(jī)上,當(dāng)焊接工件結(jié)構(gòu)變化肘,夾具也需要需器人的要求減低了,可降低機(jī)器人的投資。做出相應(yīng)的調(diào)整。整個(gè)生產(chǎn)線只需一個(gè)工人,他既完成工件的根據(jù)對(duì)以上方案的詳細(xì)討論
26、.結(jié)合工廠的實(shí)際情況,包括對(duì)自裝配也完成工件的拆卸。動(dòng)生產(chǎn)線的使用情況,結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,投資額大小,維護(hù)的方便圖方案二示意圖3.2生產(chǎn)線方案選取首先對(duì)于方案一,完成一套門焊接總時(shí)間約為2965.要完成生產(chǎn)任務(wù),每天生產(chǎn)160套,需工作13.5小時(shí),該方案工件需來回翻轉(zhuǎn),工作效率不是很高。112性,與機(jī)器入工作的配合情況,對(duì)生產(chǎn)率的滿足,對(duì)工人技能和人數(shù)的要求等各方面綜合考慮,最終我們決定選擇方案二的生產(chǎn)線布置。4總編展望本文通過車門焊接生產(chǎn)
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