双卧轴主机罐体自动化焊接生产线的设计

摘要

双卧轴搅拌主机是搅拌站的核心部件，目前该产品的研发都已基本定型和成熟，但加工水平，加工效率还存在很大的差距。随着德国工业4.0的提出，工业第四次革命到来，中国的制造业也向着智能化的方向发展。双卧轴搅拌主机罐体的焊接，公司之前是采用简易工装组对点焊，人工焊接，罐体的焊接质量不能有效控制，焊接后尺寸存在超差，且焊缝不美观，这些直接影响了搅拌主机的装配质量，降低了搅拌主机的使用寿命和竞争力。且焊接工位的布置采用地摊式，焊接效率较低。根据公司工艺提升规划，需要对主机罐体的焊接质量和焊接效率进行提高，但目前的焊接方式无法满足提升需要。通过考察调研及响应国家智能化生产的要求，设计一条能够满足公司未来十年产能需要的主机罐体自动化焊接生产线，可以促进主机罐体加工的智能化进程并能提高质量管控能力，增强搅拌主机的核心竞争力，走在国内外主机罐体加工的前列。
　　首先通过对国内外双卧轴主机罐体的制造现状调研，找出发展的方向。通过数据统计分析及公司未来十年的规划确定搅拌主机的年产量。根据要求计算出生产节拍，确定每天的产量及每台的用时，分析主机罐体由人工焊接提升为机器人焊接需要解决的问题。然后在原有焊接线的车间，重新布局，使物料搬运距离最短，避免交叉重复，并能快速流动，避免堆积存放且充分考虑吊车的负荷率。根据自动化焊接双卧轴主机罐体的工艺流程，确定主机焊接的各工位的所需工装、夹具及焊接机器人和补焊的方案，做出自动化焊接生产线初步布局图及人员分配方案。
　　对双卧轴主机罐体焊接生产线的工位:筋板组对工位、端板组对工位、端板焊接工位、罐体组对工位、罐体焊接工位、罐体补焊工位进行详细的设计。筋板组对工位主要为机械定位加电磁铁夹紧的结构形式，方便工件的快速装夹。端板组对工位主要是为了保证罐体方法兰和罐体的组对，其中对关键部位法兰的结构进行详细的分析。端板焊接工位主要是考虑机器人的选择，端板的装夹方式及端板的可焊率及焊接效果。罐体组对工位根据对工装组对方案的分析需要采用液压夹紧，内侧定位。弧板拉紧采用拉紧杆结构，可以自锁紧。弧形板的定位分为固定弧形板定位和伸缩弧形板定位。全部采用液压控制。端板定位采用三爪液压压紧。罐体焊接工位通过主机罐体罐口朝上和朝下两种方案，对每种方案进行模拟，计算罐体的可焊率，选定装夹方案，通过分析为了保证可焊率，两种方式都要考虑，两台机器人，一台罐口朝上焊接，一台罐口朝下焊接。然后根据不同的装夹方式设计罐体夹具。最后设计罐体补焊工位。设计各工位的控制系统，如筋板组对工位，主要是给每个磁铁加磁和去磁的操作，单件逐个加磁，可以一键去磁。罐体组对工位考虑到工装装夹时的14个动作的先后顺序，电控操作台设计时按照动作顺序及按钮的功能对按钮的位置进行分配。从而对工装的液压系统进行控制，来完成工装的动作。通过对主机罐体建模，对罐体施加扭矩和压强。通过应力云图和应变云图找出最大受力应变处，确定焊缝样式，焊接机器人编程时重点考虑此处。
　　主机罐体自动化焊接生产线试运行一个批次五台，找出存在的问题，并提出解决的措施，测算出生产节拍，与之前的焊接节拍对比，验证是否满足设计的产能需要。通过验证满足需求，下一步的主要工作是批量制作主机罐体，从实际生产中收集大量数据，对主机罐体部件的组对工位的进一步的细化和规范，提高焊接机器人的可焊率，并进一步优化生产节拍。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 课题的来源

1．1．2 课题研究的意义

1．2 双卧轴主机罐体国内外制造现状

1．2．1 双卧轴主机罐体国外制造现状

1．2．2 双卧轴主机罐体国内制造现状

1．3 本课题研究的主要内容及目的

第2章 双卧轴主机罐体自动化焊接生产线总体方案设计

2．1 焊接生产线的初步分析

2．1．1 产能的分析及节拍的计算

2．1．2 总体工艺流程分析

2．1．3 焊接车间的布局分析

2．2 双卧轴主机罐体自动化焊接生产线的方案设计

2．2．1 双卧轴主机罐体加工工艺流程

2．2．2 组对工装方案设计

2．2．3 主机罐体焊接机器人夹具方案设计

2．2．4 主机罐体焊接机器人方案设计

2．2．5 主机罐体补焊方案设计

2．2．6 主机罐体自动化焊接生产线布局设计

2．2．7 主机罐体自动化焊接生产线人员分配方案

2．3 本章小结

第3章 双卧轴主机罐体自动化焊接生产线工位设计

3．1 筋板组对工位设计

3．2 端板组对工位设计

3．3 端板焊接工位设计

3．4 罐体组对工位设计

3．5 主机罐体焊接工位设计

3．6 主机罐体补焊工位设计

3．7 本章小结

第4章 双卧轴主机罐体焊接生产线控制系统

4．1 筋板组对工位的控制

4．2 罐体组对工位的控制

4．3 主机罐体受力分析

4．4 端板焊接机器人的程序编制

4．5 主机罐体焊接机器人的程序编制

4．6 本章小结

第5章 双卧轴主机罐体自动化焊接生产线试运行分析

5．1 主机罐体焊接生产线试运行

5．1．1 筋板组对工位

5．1．2 端板组对工位

5．1．3 端板焊接工位

5．1．4 罐体组对工位

5．1．5 罐体焊接工位

5．1．6 罐体补焊工位

5．1．7 下道工序的验证

5．2 主机罐体自动化生产线节拍的测算

5．3 焊接生产线运行过程中存在的问题及解决措施

5．4 主机罐体自动化焊接生产线与手工焊接的对比

5．5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢