基于数字化工厂的车身地板焊装线工艺规划及仿真

论文摘要

在激烈的市场竞争下,汽车产品更新换代越来越快,传统的白车身工艺规划技术已不能满足汽车生产周期缩短的要求。随着计算机辅助工程和仿真技术的逐渐成熟,以数字化工厂技术实现产品生命周期中的设计、制造、装配等功能,并对其生产过程进行仿真、评估和优化,这促使汽车制造企业从传统制造模式向数字化制造模式转变,实现产品的快速、低成本和高质量的制造。本文以车身地板焊装线作为研究对象,以数字化工厂的Tecnomatix解决方案的各功能软件为研究开发平台,深入开展地板焊装线的工艺规划与仿真研究,探讨利用数字化工厂技术进行焊装线工艺规划的方法和实现手段。首先,在论述了本文的研究背景基础上,通过对地板总成及地板焊装线进行工艺工序、工艺布局和工位结构的分析,提出了包括节拍规划、布局规划和工艺规划三个方面内容的焊装线工艺方案。其次,根据工艺规划所涉及的地板零部件、工艺及制造等信息的特点,研究了基于Tecnomatix的地板焊装线工艺规划方法,并应用系统规划平台——Process Designer构建了制造信息模型和工艺过程模型。在此基础上,建立工艺数据库,创建产品装配树,定义和关联工艺数据并进行3D资源布局,直观的实现了对地板焊装线的工艺布局和信息管理。最后,基于焊接仿真平台一一RObcad对地板焊装线自动工位进行了仿真研究。通过对自动工位的虚拟建模,搭建虚拟仿真环境,结合路径规划提供的焊点信息和焊接轨迹,实现了焊点可达性仿真、焊接路径仿真和多机器人焊接仿真。通过对工位操作时序的分析和生产节拍的估算,验证了焊接工序规划和机器人作业规划的合理性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 白车身焊装线及工艺规划的发展概况
• 1.2.1 白车身焊装线的发展历程及现状
• 1.2.2 白车身工艺规划的发展现状
• 1.3 数字化工厂在工艺规划中的应用
• 1.3.1 数字化工厂概述
• 1.3.2 数字化工厂的关键技术
• 1.3.3 数字化工厂在工艺规划中的应用
• 1.4 课题的研究内容和结构安排
• 第二章 白车身地板焊装线工艺分析
• 2.1 白车身工艺及焊装线概述
• 2.1.1 白车身组成及主要制造工艺
• 2.1.2 白车身焊装生产线概述
• 2.2 白车身地板总成
• 2.3 地板焊装线工艺分析
• 2.3.1 地板焊装工艺工序
• 2.3.2 地板焊装线工艺布局
• 2.3.3 地板焊装线工位结构分析
• 2.4 地板焊装线的规划方案
• 2.4.1 节拍规划
• 2.4.2 布局规划
• 2.4.3 工艺规划
• 本章小结
• 第三章 地板焊装线工艺规划
• 3.1 地板线焊装工艺规划方法总体设计
• 3.2 系统规划平台——Process Designer概述
• 3.3 基于PD的地板焊装线工艺规划
• 3.3.1 制造信息建模
• 3.3.2 工艺过程建模
• 3.3.3 工时分析
• 3.3.4 规划3D资源布局
• 3.4 工艺文档生成
• 本章小结
• 第四章 机器人自动工位焊接过程仿真
• 4.1 自动工位焊接仿真的技术方案
• 4.2 焊接路径规划
• 4.2.1 焊点分配原则
• 4.2.2 路径规划的基本原理
• 4.2.3 焊接路径规划的实现
• 4.3 自动工位的虚拟建模
• 4.3.1 物理模型导入
• 4.3.2 运动机构定义
• 4.3.3 焊枪选择
• 4.3.4 机器人选型
• 4.4 基于Robcad的焊接过程仿真
• 4.4.1 焊点的处理
• 4.4.2 焊点可达性及焊钳位姿确定
• 4.4.3 机器人放置问题
• 4.4.4 焊接路径仿真
• 4.4.5 多机器人焊接仿真
• 4.5 仿真结果分析
• 4.5.1 工序正确性分析
• 4.5.2 生产节拍估算与分析
• 4.5.3 机器人离线编程
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢