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随着制造业的高速发展,传统的制造技术的生产效率低,产品质量差,已经不能满足现代科技产品的质量、数量要求。特别是目前在焊接装备方面,传统的手工焊接,工人的劳动强度大,工作环境差,对焊接质量难以保证。因此,对制造技术变革、升级的研究已成为热点问题。目前我国焊接装备在集成化、自动化程度上与国外同类产品存在较大差距,为改变该现状,本文对自动化焊接装备系统进行了深入探讨,为同类产品的设计提供了一定思路。 结合现代制造技术和焊接自动化控制技术,本文确定了焊接机器人与变位机组合装备的结构及组成。根据工件的参数和尺寸特点,提出来一种新型的变位机及工装夹具的设计方案。根据焊件的焊缝位置以及焊接质量要求,设计了一种焊接机器人与变位机自动化组合装备。针对机械设计过程中的强度与变形问题,对机械中关键零件进行了Ansys静力学有限元分析,以保证机械制造时能够满足零件的强度及刚度的要求。 针对焊接机器人与变位机组合装备系统设计功能与要求,给出了控制系统设计要求和控制系统总体结构方案;通过分析焊接组合装备系统工作特点,对控制理论和控制的难点以及 PLC伺服控制,PID控制,自动化通讯等关键技术进行了详细的阐述;为实现该方案,对系统控制器与各类传动元器件进行了选型设计,完成了电气控制硬件系统的设计。 基于“自动为主,手动为辅,多终端监控”的设计原则,设计了焊接示教程序,PLC各部分程序及PID控制算法的实现程序,HMI监控软件程序。通过对关键技术的分析,为实现焊接机器人与变位机的协调控制,提出了“6+2”轴伺服驱动方法,PLC伺服驱动方法,机器人与变位机I/O通讯方法等系统协调控制的实现方法,并实现了上述方法的应用。 为进一步验证本课题的设计方案,通过搭建实际样机,依据“手动为主、自动为辅”的测试原则,在现场主要对实际样机进行运行测试,机器人与变位机通讯测试以及电控系统功能测试。实际系统调试与运行结果表明:该系统运行稳定可靠、定位精准、操作便捷、人机交互性强,提高了焊接质量,降低了操作人员数量及工作时间,能够满足汽车悬挂零件高效焊接自动化技术要求。 本课题在查阅大量中外密切相关技术文献的基础上,以焊接机器人与变位机组合装备系统为研究对象,结合现代机械制造技术和现代装备自动化控制技术,提出了一套9轴伺服控制焊接装备的设计与控制方案,并对系统软件进行设计;对于9轴伺服协调控制关键问题,给出了机器人与变位机协调控制实现方法;通过实际安装运行,对系统整体进行了性能调试。该项技术的调试成功为同类焊接零件自动化装备设计提供了技术依据与借鉴,其为今后同类装备的设计制造提供了思路。