柔性制造系统在机器人作业单元中的应用

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1、柔性制造系统在推土机作业单元中的应用周天择学号：1507210650摘要丨介绍目前工程机械产品零部件中大型构件的生产组织方式和工艺流程现状。分析传统生产组织中的不足，引入新型的生产方式一一柔性制造系统（FMS），并阐述该系统的先进性并介绍其在推土机产品生产中的应用。关键词：工程机械；柔性制造系统；结构件随着全球经济一体化进程的加快以及中国加入WT0多年这一现实，我国的制造业企业不仅耍承受国内市场的激烈竞争，而且还要面临国外同类产品的猛烈冲击。而现代制造业是W民经济的重耍基础，如何提高制造企业生产效率的研究一直都受到广泛的重视。随着市场经济的不断深入发展，制造企业必须提高设计生产效率、加快产品

2、上市时间和降低生产成本，冰能适应市场竞争求得生存发展。工程机械产品的质量和核心技术取决于各系统的匹配性和大型结构件的制造水平，所以关键大型结构件都有主机厂家自行制造。一般经过下料、成形、组加工、焊接、热处理、机械加工及涂装等十余个工序才能完成，生产流程复杂，需耍投入大量工艺设备来保证制造精度。随着产品的更新换代越来越快，导致投入生产研发和工艺装备改造的成本增加，尤其是大型工装和专用设备，由于缺乏通用性、改造性，造成了大量浪费，必须采取措施避免这种不必要的浪费。1柔性制造作业系统传统的大批量生产模式逐步被多品种、小批量生产模式所取代，因此需要不断地进行工艺和生产组织的创新，使生产组织具备较高的

3、灵活性。近年来，柔性制造技术作为一种有效开发新产品的手段被引入到工程机械制造企业，并成为机械制造业未来的生产组织模式之一。柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，其工艺棊础主要是成组技术，即根据生产计划在一定的范围内能灵活调整生产组织流程并实现多品种、小批量零部件或产品的高效生产，以此来实时调整改变产品类型系列，满足市场需求。目前该柔性制造系统主要由生产控制信息系统、柔性生产作业系统、物流储运系统和质量控制系统四大部分构成。生产控制信息系统主要包含产销存管理平台、研发PLM系统及PDM/CAPP工艺研发系统；柔性生产

4、作业系统主要由焊接生产线、加工生产线、热处理生产线及装配生产线等多条样板线构成；物流储运系统主耍由物料管理ERP系统、营销SIMSS管理系统及物流运输定位GPS管理系统组成。由于柔性制造系统采用分级管理，其特点充分体现在每个作业系统上，现以焊接机器人柔性作业系统在推土机生产制造中的应用。现焊接生产线的工艺布局如下图:图1焊接柔性生产线工艺布局图其屮以推土机后桥的工艺流程为例，B卩：一次组对~＞一次焊合一二次组对一二次焊合-＞机器人焊接一焊补打压，经过研宂，采取整体方案呈C形布置，物流顺畅，跨路转运少，并采用半跨手拉行车，减少大行车、叉车等使用冲突概率,提高搬运效率；一次组对位置调整至靠近厂房

5、入门处，方便投料，并通过公司实测工时进行操业度分析，测算人员设备负荷率，并对工位数量、操作人员数量进行固化和动态管理。该工艺布局生产模式的高效、灵活性主要表现在设备自动化上，组合夹具是工装柔性化的重点。该系统主要由柔性组合工装、焊接工业机器人作业单元等先进设备组成，具体详述如丁。1.1柔性组合工装柔性组合工装主要由多维组合平台、定位装置、缩进装置、调整装置、测量装置及匹配设施等几部分构成。三维平台材质为球墨铸铁QT500-7,进行整体热处理，消除内应力，并经过粗加工、精加工及打磨抛光等工序，下方安装2条平行的导轨和1条支撑轨，保证导轨上安装的多个平台平而度达到0.15/1000mm,孔位置精

6、度达到0.1/1000mm,平台变换位置后仍能达到此精度要求。大平台采用多张3mX1.5m钢板拼接而成，平台展开长度达15m,其平而度保证在1mm以内，完全可以满足大型结构件的尺寸和精度要求。主工作而上设有100mm刻线，方便支撑角铁、U形及L形方箱，其定位孔和定位槽可以和平台配合使用。各部件装卸方便，维护简便，尺寸调整便捷、灵活，通用性高，满足各机型的组对要求。配合定位平尺、定位角尺、快速锁紧销、夹紧装置以及调高器等可以对组对各物料进行精确快捷的定位，取代了传统的划线组对，生产效率大大提升，并减少了人员的劳动强度。2焊接工业机器人作业单元焊接属生产制造屮的特种工序，在焊接的过程屮对人、机、

7、料、法、环、测等因素的要求极高，是工程机械企业生产工艺的瓶颈工序。针对台车机架方盒类长、直、平行焊缝，技术人员在原有自制半自动化双丝焊设备的基础上，联合及其人厂家经过多方研讨、论证，最终确定了双工位焊接机器人工作站方案。双工位焊接机器人，是采用两个工位、两个焊接机器手同时工作的设备，是并行工程的产物。焊接机器人是由机械手、控制枳、变位机、焊接设备及孤焊软件等组成的焊接生产单元。机械手是完成焊接动作的主体，一般