【摘 要】
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振动时效可有效消除铝合金构件在焊接过程中产生的残余应力,提高铝合金构件的尺寸稳定性和使用寿命,应用于新能源汽车全铝车身及部件的残余应力处理中。新能源汽车全铝车身结构复杂,多为薄壁曲面结构,焊缝呈多样化空间曲线分布,现有的振动时效装置多采用单自由度激振器,振动模式单一,很难在空间内多方向上激发构件的共振,振动时效处理效果差。本文针对上述问题,提出了一种桁架式多维振动时效机器人,将桁架结构与串联机械臂
【基金项目】
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2019年安徽省重点研究与开发计划项目（201904a05020092）； 淮南市50·科技之星创新团队项目,项目名称为“新能源汽车全铝车身多维振动时效机器人关键技术与工艺研究”； 国家创新方法专项（2018IM010500）；
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振动时效可有效消除铝合金构件在焊接过程中产生的残余应力,提高铝合金构件的尺寸稳定性和使用寿命,应用于新能源汽车全铝车身及部件的残余应力处理中。新能源汽车全铝车身结构复杂,多为薄壁曲面结构,焊缝呈多样化空间曲线分布,现有的振动时效装置多采用单自由度激振器,振动模式单一,很难在空间内多方向上激发构件的共振,振动时效处理效果差。本文针对上述问题,提出了一种桁架式多维振动时效机器人,将桁架结构与串联机械臂结合,扩大机器人工作空间,实现多维振动时效,可以满足新能源汽车车身等复杂构件的振动时效处理需求。主要研究内容如下:对国内外振动时效和桁架机器人研究现状进行分析,运用TRIZ理论进行桁架式多维振动时效机器人的整体结构设计:对直线导轨、电机、滚珠丝杠等关键零部件进行选型;运用拓扑结构理论对机械臂组成的并联机构进行拓扑分析,验证了机器人的自由度可满足使用需求。运用ANSYS Workbench对桁架式多维振动时效机器人的桁架结构和机械臂进行静力学分析、模态分析和谐响应分析。完成对桁架结构的优化,同时找出桁架结构和机械臂的共振频率,避免共振对其结构产生破坏。采用D-H参数法完成机械臂运动学分析,求出机械臂动力学方程;运用Matlab进行机器人工作空间求解,结果表明机器人工作空间可以满足使用需求;运用Matlab和ADAMS分别对桁架式多维振动时效机器人连杆模型和虚拟样机进行运动轨迹规划,仿真结果一致,机器人运动平稳,结构合理。搭建桁架式多维振动时效机器人样机,开展多维振动时效试验,验证机器人设计的可行性。选取两个焊接构件分别进行单自由度振动时效和多维振动时效处理,测量振动时效前后构件测量点残余应力变化。结果表明,多维振动时效消除残余应力效果明显,且对残余应力有一定的均化作用。在试验过程中机器人运动平稳,且性能良好。图 [75] 表 [12] 参 [95]
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