板管类零件自动组装焊接装备及其生产管理系统研发

作     者：徐树强 

作者单位：济南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹树坤;徐祥谦

授予年度：2020年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：焊接机器人工作站 上料机器人 离线编程 控制系统设计 生产管理系统 

摘      要：随着科学技术的飞速发展和中国制造2025的提出,工业机器人技术及新一代信息技术等智能制造技术在工业制造领域中应用越来越广,我国是农业大国,农机装备的需求也在逐年攀升,农机制造业正向着自动化、信息化及智能化等方向发展,实现农机制造业智能制造,不仅能提高农机装备的生产效率和质量,还能降低工人劳动强度,改善作业环境,提高农机制造企业经济效益。农机制造企业焊接作业过程中,有大量板管类零件需要焊接,而目前焊接车间中板管类零件焊接采用的是人工组装焊件后再人工焊接的方式,劳动强度大、焊接效率低、焊接质量取决于操作工人的技术水平,焊接质量得不到保障,且焊接车间信息化程度低,人员信息、仓储信息、质检信息、生产信息、设备状态等信息主要依靠人工记录,生产信息记录容易出错、信息更新不及时、车间管理者难以有效实时了解焊接车间生产进度。针对以上情况,本课题设计研发了板管类零件自动组装焊接装备及其生产管理系统。主要研究内容如下:(1)小麦收获机底架是板管类零件焊接作业中典型应用,通过分析其焊接工艺,设计了板管类零件自动组装焊接装备。具体包括:针对目前板管类零件人工焊接,采用焊接机器人工作站来代替人工焊接的方式,对焊接机器人工作站的硬件进行选型、变位机焊接夹具及工作站布局进行了设计;针对目前焊接作业前需要人工手动组装焊件,设计了自动组装装备:对上料机器人、末端执行器和与之配合的上料转台进行了选型设计。解决板管类零件焊接作业过程中焊接效率低、劳动强度大、焊接质量得不到保障等问题。(2)通过对机器人离线编程技术的研究,选用Robot Art作为本课题离线编程软件,通过对机器人进行自定义设置,完成焊接机器人工作站仿真场景搭建,生成焊接路径轨迹,并进行模拟仿真,对焊接路径轨迹进行优化并检查干涉情况,最后通过后置处理功能生成机器人程序代码文件,以减少焊接机器人停机时间,增加机器人编程效率。(3)板管类零件自动组装装备控制系统设计,具体包括控制系统结构设计、PLC相关硬件的选型、控制面板设计、PLC的I/O地址分配及最终PLC控制程序的编写。(4)通过对RFID系统组成、工作原理的研究,以及现焊接车间生产数据采集状况的分析,设计了板管类零件自动组装焊接生产管理系统的总体方案,具体包括系统总体框架、系统软件结构、系统硬件结构及系统各功能模型的设计。(5)以Visual Studio 2010为开发工具,SQL Sever 2014为数据库,采用C#作为开发语言,开发板管类零件自动组装焊接生产管理系统,通过硬件选型及软件调试,实现了用户管理、仓储管理、生产管理、质量管理、工艺管理、设备管理等主要功能。本文所设计研发的板管类零件自动组装焊接装备及其生产管理系统,通关实际生产验证可以实现农机制造企业板管类零件的自动化焊接作业,板管类零件焊接生产可视化管理,提高了焊接生产效率、产品焊接质量、降低劳动强度、实现农机制造企业焊接车间的信息化和数字化,提高企业经济效益与综合竞争力。