微车白车身焊接机械手结构及策略优化设计

摘要

随着我国汽车工业的迅猛发展和人力成本的逐年上升，车身工艺自动化已成为时代发展的必然趋势。然而现阶段，我国绝大多数汽车企业的车身焊装生产线是以人工焊接为主，但设计出的能替代人工焊接的、低成本的焊接机械手在使用中存在现实问题。本文以优化产品的生产工艺，提高产品的质量和生产效率为目标，对其现有的简易焊接机械手设备进行优化、改造和完善。
　　 本文在充分调研了焊接机械手的使用条件和技术指标后，结合实际使用问题，合理提出了改进策略及方法，确定了结构及控制优化策略。通过对原机构添加平衡装置、改变整机布局优化设计，及通过标准化设计在焊接机械手的防尘、防滑、防锈、润滑、过载保护和后期维护等方面进行完善优化设计。本文以标准化设计为思想，以完善机械手为目标，将整机按模块进行优化设计，减短了优化设计周期，减小了优化设计难度。
　　 本文运用UG软件的相关功能对焊接机械手进行三维建模，完成了整机的虚拟装配。运用UG高级仿真功能，应用Nastran解算器对焊接机械手关键部件进行了有限元分析，通过分析结果，验证了优化设计合理性。最后对焊接机械手工作误差来源进行详细分析，提出了合理的误差补偿方案。
　　 本文对焊接机械手使用的华中数控系统进行简单介绍后，针对其工作流程及实际生产需求功能，设计出计数功能、断点恢复功能、自动磨损补偿功能，完善了焊接机械手的控制系统。
　　 纵观全文，此次优化设计最终完成了焊接机械手结构及策略的优化设计。样机已经加工制造完成，并在生产线上使用。目前运行稳定，使用良好。

目录

封面

声明

英文摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 课题来源、研究目的及意义

1．2．1 课题来源

1．2．2 研究目的及意义

1．3 国内外研究现状

1．4 研究的主要内容

1．5 本文研究的主要任务和组织

1．5．1 主要任务

1．5．2 本文组织

第2章 焊接机械手研究分析

2．1 焊接机械手简介

2．2 焊接机械手使用条件及参数

2．2．1 使用条件

2．2．2 技术指标

2．3 焊接机械手存在实际问题及解决办法

2．3．1 存在问题

2．3．2 解决方法

2．4 小结

第3章 焊接机械手结构优化设计

3．1 焊接机械手原机构优化设计

3．1．1 原机构底座优化

3．1．2 原机构添加平衡装置

3．1．3 原机构整机布局优化

3．2 焊接机械手的标准化设计

3．2．1 标准化设计定义及内容

3．2．2 标准化设计准则及流程

3．3 焊接机械手标准化优化设计

3．3．1 焊接机械手防尘优化设计

3．3．2 焊接机械手防滑优化设计

3．3．3 焊接机械手防锈优化设计

3．3．4 焊接机械手润滑优化设计

3．3．5 焊接机械手行程过载保护优化设计

3．3．6 焊接机械手后期维护优化设计

3．4 小结

第4章 焊接机械手关键部件有限元分析

4．1 使用工具概述

4．1．1 UG NX软件简介

4．1．2 UG CAE分析模块

4．2 基于NASTRAN有限元分析步骤

4．2．1 有限元模块分析

4．2．2 建立有限元模型

4．2．3 分析和查看结果

4．3 主要部件基于NASTRAN有限元分析

4．3．1 基座有限元分析

4．3．2 竖直梁有限元分析

4．3．2 横梁模块有限元分析

4．4 焊接机械手的误差分析

4．4．1 焊接机械手误差成因

4．4．2 焊接机械手误差解决方案

4．5 本章小结

第5章 焊接机械手控制系统策略优化设计

5．1 焊接机械手控制系统简介

5．2 焊接机械手焊接作业流程

5．3 焊接机械手控制功能设计

5．3．1 计数功能设计

5．3．2 故障后断点恢复功能设计

5．3．3 电极帽自动补偿功能设计

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 后期展望

致谢

参考文献

附录A 作者研究生期间发表的论文

附录B 作者研究生期间参与的科研项目