汽車門焊接生產(chǎn)線方案的研究

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】本文主要針對某型號汽車門裝備制造的自動焊接生產(chǎn)線的幾種方案，根據(jù)對各個設(shè)計方案的詳細(xì)討論，結(jié)合工廠的實(shí)際情況，設(shè)計了適合汽車門的自動生產(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焊機(jī)，即焊接柔性制造系統(tǒng)(wFMs)，本文所設(shè)計的汽車門焊接生產(chǎn)線就是按這個要求來設(shè)計的，整個生產(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個工作曰／月計算，則每天至少生產(chǎn)160套車門。前門焊接主要有：一個457斜角對接的焊縫，正反焊接，焊接長度共計約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45豫角對接的焊縫正反焊接，焊接長度共計約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)計考慮到作為車門生產(chǎn)線的設(shè)計生產(chǎn)的自動化程度。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)計多條自動生產(chǎn)線，所選方案必須能夠兼顧4個車門的焊接生產(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、降低勞動強(qiáng)度等。31總俸方案設(shè)計以上通過對生產(chǎn)線的各方面的分析，我們構(gòu)想了多個生產(chǎn)線的方案，它們都各有優(yōu)缺點(diǎn)，這些是我們的設(shè)計的參考，通過對各個方案的比較分析，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最符合要求的作為設(shè)計方案。方案一：該系統(tǒng)主要由一臺機(jī)器人和兩個

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，兩個焊接I：位位于同一圓周上。每個焊接工位上設(shè)計一臺專用夾具，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)采用人工手動夾緊，翻轉(zhuǎn)氣動自動完成。這里沒有夾具輸送機(jī)構(gòu)專用夾具在固定工位工作。每一個工位既可上料也可下料，設(shè)計兩個工位的目的是為了平衡上下料和機(jī)器人的焊接時間。機(jī)器人焊～個門的一個面最長使用時間不超過20s，一個工人上下料不能滿足機(jī)器人焊接需要，在兩臺翻轉(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]本文主要針對某型號汽豐門笨備制造的自動焊接生產(chǎn)線的幾種方案，根據(jù)對各個設(shè)計方案的詳細(xì)討論，結(jié)合工廠的實(shí)際情況，設(shè)計了適合汽車門的自動生產(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)的一個亮點(diǎn)，考慮到作為車門生產(chǎn)線的設(shè)計生產(chǎn)的自動化程度.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)計多條自動生產(chǎn)線，所遍地采用。現(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、降低勞動強(qiáng)度等。系統(tǒng)。、3.1總體方案設(shè)計隨著各個汽車生產(chǎn)巨頭大舉進(jìn)入中國市場及中國本土以上通過對生產(chǎn)線的各方面的分析，

11、我們構(gòu)想了多個生汽車制造商的發(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)計的參考，這迫使汽車制造商生產(chǎn)出性價比高，類型多樣.質(zhì)量可靠的通過對各個方案的比較分析.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最符合要求的作為設(shè)計方案。1在生產(chǎn)線是關(guān)鍵，汽車門的焊接生產(chǎn)線是整個汽車生產(chǎn)線的方案→:該系統(tǒng)主要由一臺機(jī)器人和兩個焊援變位機(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)的自動化，機(jī)位于同一圓周上。每個焊接工位上設(shè)計臺專用興縣，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)計的汽車門焊接生工手動夾緊，翻轉(zhuǎn)氣動自動完成。這里沒有夾具輸送機(jī)構(gòu)，專產(chǎn)線就是按這個要求來設(shè)計的，

13、整個生產(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)器人完全配合的計兩個工位的目的是為了平衡上下料和機(jī)器人的焊接時間。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)器人焊一個門的一個面最長使用時閱不跑過20s，一個正助工序的時間和設(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個工作曰月計算，貝1J每天至少生產(chǎn)160套車門。前門焊接主要有:一個45斜角對接的焊縫，正反焊接，焊接長度共計約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45斜角對接的焊縫，正反焊接，焊接長度共計約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警器使用。f3】24多普勒雷達(dá)探測器該探測報警器采用MDu一1000型多普勒雷達(dá)探測模塊來探測物體的移動，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)探測報警器的電路。當(dāng)MDu一1000型模塊探測到有移動目標(biāo)時其輸出端IF就會輸出多普勒頻移的中頻信號。該信號經(jīng)c2、R1濾除低頻干擾后，再由Icla、Iclb兩級放大。前級放大增益為210倍，后級放大增益為110倍，調(diào)節(jié)電位器RPl可改變后一級放大器的增益。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】劉修文紅外對射傳感器的應(yīng)用[M】實(shí)用電子電路設(shè)計制作300倒北京：中國電力出版社2005【4】張慶雙報警器、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，由兩臺機(jī)器人和三個

18、焊接工位組成，在正中央是～個較大的回轉(zhuǎn)臺，由數(shù)控的伺服電機(jī)驅(qū)動。使它可以精確的每隔一定的時間轉(zhuǎn)過120度的角度。在回轉(zhuǎn)臺的對稱的三個端點(diǎn)裝有三臺翻轉(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，夾具也需要需做出相應(yīng)的調(diào)整。整個生產(chǎn)線只需一個工人，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)線方案選取首先對于方案一，完成一套門焊接總時間約為296s，要完成生產(chǎn)任務(wù)

19、，每天生產(chǎn)160套，需工作135小時，該方案工件需來回翻轉(zhuǎn)。工作效率不是很高。一112一對于方案二，焊接時間加上回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)時間，翻轉(zhuǎn)機(jī)翻轉(zhuǎn)時間和工人完成裝配和拆卸的時間不會超過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，而且這個方案中間設(shè)置了一個大的回轉(zhuǎn)臺，通過回轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)運(yùn)動來變換焊接工位，而省掉了機(jī)器人的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，機(jī)器人自身不需要運(yùn)動，這樣的話可使機(jī)器人少掉一個自由度，對機(jī)器人的要求減低了?？山档蜋C(jī)器人的

20、投資。根據(jù)對以上方案的詳細(xì)討論，結(jié)合工廠的實(shí)際情況，包括對自動生產(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，對生產(chǎn)率的滿足，對工人技能和人數(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)計了車門生產(chǎn)線，技術(shù)含量和自動化程度很高。這個實(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)計了一個以焊接機(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警器使用。13]路的設(shè)計，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。該探測報警器采用MDUl000型多普勒雷達(dá)探測模塊來探測物體的移動，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.紅外對射傳感囂的應(yīng)用[M].實(shí)用電子電路設(shè)計制多普勒霄達(dá)探測報警器的電路。當(dāng)MDUI000型模塊作300例.北京:中國電力出版社.2005探測到有移動目標(biāo)時，其輸出端IF就會輸出多普勒頻移的中(4)張慶雙.報警器、警示器應(yīng)用電路[M]機(jī)械工業(yè)出版社頻信號。該信號經(jīng)C2，Rl濾除低頻干擾后，再由ICla、IC1b200

24、5兩級放大。前級放大增益為210倍，后級放大增益為110倍，調(diào)節(jié)電位器RPl可改變后一級放大器的增益，以確定系統(tǒng)的(上接第110頁)對于方案二，焊接時間加上回轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)時間，翻轉(zhuǎn)機(jī)翻方案二:本方案生產(chǎn)線里環(huán)型布置，由兩臺機(jī)器人和三轉(zhuǎn)時間和工人完成裝配和拆卸的時間不會超過仙(生產(chǎn)節(jié)個焊接工位組成，在正中央是一個較大的回轉(zhuǎn)臺，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，使它可以精確的每隔一定的時間轉(zhuǎn)過120

25、度的而且這個方案中間設(shè)置了一個大的回轉(zhuǎn)臺，通過回轉(zhuǎn)臺的回角度。在回轉(zhuǎn)臺的對稱的三個端點(diǎn)裝有三臺翻轉(zhuǎn)機(jī)，翻轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)運(yùn)動來變換焊接工位，而省拇了機(jī)器人的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，機(jī)器人結(jié)構(gòu)向其他方案中的基本一樣，每一個工位配套夾具，夾具自身不需要運(yùn)動，這樣的話可使機(jī)器人少掉一個自由度，對機(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。整個生產(chǎn)線只需一個工人，他既完成工件的根據(jù)對以上方案的詳細(xì)討論

26、.結(jié)合工廠的實(shí)際情況，包括對自裝配也完成工件的拆卸。動生產(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)線方案選取首先對于方案一，完成一套門焊接總時間約為2965.要完成生產(chǎn)任務(wù)，每天生產(chǎn)160套，需工作13.5小時，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，對生產(chǎn)率的滿足，對工人技能和人數(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)