汽车白车身车门焊装线设计分析及机器人仿真关键技术研究

【摘要】白车身作为汽车四大总成之一，其制造质量直接影响到汽车的安全性能和市场竞争力。白车身的制造过程主要包括四大工艺：冲压、焊装、涂装、总装，每一道工艺都与车身性能息息相关。汽车车身焊装线的主要工作是完成车件的焊接工作，线内各种装备数量众多，占地规模大，生产节拍高。汽车作为一种现代化工业产品，其更新换代速度越来越快，各种结构的白车身层出不穷。如何高效、可靠、柔性化地设计车身焊装线，已成为当今汽车制造行业亟待解决的问题。基于上述背景，本文以A车型车门焊装线作为研究对象。主要围绕焊装线设计过程中的技术难点展开，涉及到方案规划、工艺分析、装备设计、力学分析、机器人轨迹规划、虚拟仿真等多方面的知识。首先，根据整车厂生产纲领设计了该车型车门焊装线的生产工艺和方案。在分析了车身车门结构的基础上，初步确定了车门焊装线的生产工序、工位结构、生产节拍、Layout布局等；然后，依据既定工艺方案，对焊装线内的自动化、手动化工位的焊接设备进行三维设计、二维图纸的绘制，并以一机器人搬运抓手为实例，进行有限元静力学分析；最后，对焊装线内的关键设备——工业机器人开展研究。基于机器人运动学知识，建立了数学模型。运用三次多项式插值算法，重点研究了机器人轨迹规划原理，并使用数学仿真软件验证了该算法的正确性。对焊装线内机器人点焊工位运用新兴的数字化工厂技术，建立了自动化工位虚拟模型，以最终验证夹具结构及方案可行性。结合离线编程技术，对工业机器人进行离线编程，经过现场校核调试，消除仿真模型与现场之间的误差，大大提高了焊装线的设计效率。本论文对车身焊装线设计分析过程中的一般理论、步骤及方法，做了详细阐述，揭示了工业机器人轨迹规划原理，对车身焊装线的设计、制造具有一定的指导意义。
【作者】徐小剑；
【导师】杨国平；
【作者基本信息】上海工程技术大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】白车身；焊装线；轨迹规划；虚拟仿真；离线编程；

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