【正文】 由于 時間的倉促及自身專業(yè)水平的不足 ，論文有不足的地方，希望各位老師同學(xué)批評指正。 感謝班主任張老師，謝謝您在大學(xué)四年不辭辛苦為我們奔波勞累，我們將永遠(yuǎn)不忘您的恩情，謝謝您在我們學(xué)習(xí)生活中的指導(dǎo) 和關(guān)心。 感謝師兄任玉峰，夾具科科長邱峰、程浩、蒙峰、趙琳、劉杜宇、鄭亮、賀向軍，仿真室張 婧慧 、張明東，電氣室付洋洋，你們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)深深地影響著我，謝謝你們對我的幫助。 感謝林老師提供給我這么好的學(xué)習(xí)環(huán)境，我為能在巨一這個大家庭而感到榮幸。 （ 4）利用仿真軟件 DELMIA 對機(jī)器人柔性滾邊系統(tǒng) 進(jìn)行 仿 真驗證 。 （ 2）針對門蓋的總成結(jié)構(gòu)，概述包邊類型，把傳統(tǒng)包邊工藝和機(jī)器人滾邊工藝進(jìn)行比較。 多 39 變的市場需求決定了小批量多 品種的生產(chǎn)模式，而汽車生產(chǎn)線的原來的設(shè)備成了 降低產(chǎn)品開發(fā)成本、縮短開發(fā)周期的瓶頸 ，本文針對門蓋線的包邊提出了機(jī)器人柔性滾邊技術(shù)，達(dá)到了柔性生產(chǎn)的目的。最后，選擇 Set an Active Task指令對第一個和第三個動作指定一個 Robot Task，通過 Process Simulation 指令就能輸出連續(xù)的仿真工藝了。進(jìn)入 Workcell Sequencing 模塊，使用 Insert Activity 指令在 PPR 樹的Process 下建立兩個動作庫，因為剛插入的動作是無順序的，需要對它們排一下先后順序，打開 PERT 圖表，在 PERT 圖表里將三個動作排序，然后用 Link the selected activities 指令將各個動作連接起來。首先，在 PPR 樹的 Process 下通過 Insert Activity 指令插入一個動作庫，然后使用 Create a Move Activity 指令將轉(zhuǎn)臺上半部分作為對象，通過羅盤旋轉(zhuǎn) 180 度，旋轉(zhuǎn)過程中使用記錄器記錄轉(zhuǎn)臺的狀態(tài)，最后通過 Process Simulation 指令就能看到轉(zhuǎn)臺上半部分的連續(xù)轉(zhuǎn)動了。最后加一個角度驅(qū)動就能實現(xiàn)夾具的開閉。在 Device Building 模塊中 Device Building 工具條有建立機(jī)械裝置功能。 Tag 定好后，建立機(jī)器人的 Task，然后通過 Add Tag 指令將機(jī)器 人動作和 Tag連接起來，這樣機(jī)器人和滾邊工具一起就能沿 Tag連續(xù)運動了。在每個 Tag 之間的機(jī)器人運動類型可以通過修改機(jī)器人的 Motion 來實現(xiàn)。如圖 設(shè)置 Tag KUKA 機(jī)器人運動類型有 三種： ① PTP（點到點） — 工具沿最近的路徑運動到軌跡末點； ② LIN（直線） — 工具在規(guī)定的速度下沿直線運動； ③ CIRC（圓） — 工具在規(guī)定的速度下沿圓形軌跡運動。 滾邊工具需要準(zhǔn)確設(shè)定安裝中心坐標(biāo) BASE Frame 的位姿信息，之后通過 Set Tool 指令將 BASE Frame 和機(jī)器人法蘭坐標(biāo)重合。如圖 圖 滾邊 工作站 創(chuàng)建 TCP 35 圖 滾邊工具坐標(biāo)設(shè)定 為了能更方便地控制滾邊工具及機(jī)器人的姿態(tài)，在 DELMIA 中設(shè)置 TCP（工具中心點）。在本項目中每個工作站均為單臺機(jī)器人對兩個工 件進(jìn)行滾邊，故選擇機(jī)器人為工位原點， 34 以此為基礎(chǔ)來布置工件、夾具及其他相關(guān)工位器具。以車身原點為工位原點，每個工作站按車間實際位置來進(jìn)行仿真布局。在車間規(guī)劃時，首先定義車間的世界坐標(biāo)系，以世界坐 標(biāo)為參考，建立各個工作站的坐標(biāo)。 將機(jī)器人，滾邊夾具系統(tǒng)，滾邊胎膜，回轉(zhuǎn)工作臺，門蓋數(shù)模，滾邊工具等通過 Insert Resource 指令作為 Resource 插入到 PPR 結(jié)構(gòu)樹中，通過羅盤調(diào)整它們的位置。三者的整合可以創(chuàng)建數(shù)字化產(chǎn)品生命周期管道，支持企業(yè)的知識和經(jīng)驗重用。 CATIA, ENOVIA 和 DELMIA 解決方案促進(jìn)了企業(yè)技術(shù)的改革 與創(chuàng)新，減少了產(chǎn)品開發(fā)時間，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)了產(chǎn)品的競爭 力，維護(hù)了投資者的利益。 DELMIA 在提供給用戶技術(shù)與協(xié)同工作環(huán)境兩方面，不斷創(chuàng)新進(jìn)步，以更好地數(shù)字化定義產(chǎn)品的制造過程。通過 3D 協(xié)同工作， PPR 能夠有效地支持設(shè)計變更，讓參與制造設(shè)計的多個人的每一個人能隨時隨地掌握目前的產(chǎn)品（生產(chǎn)什么）、工藝與資源（如何生產(chǎn)）。使用戶利用數(shù)字實體模型完成產(chǎn)品生產(chǎn)制造工藝的全面設(shè)計和校驗。哈工大、 32 北航、國防科大等單位承擔(dān)了機(jī)器人機(jī)構(gòu)仿真的任務(wù)，最后也研制成功一個大型的機(jī)器人仿真軟件。 國內(nèi)從 80 年代后期起，許多單位也開始從事機(jī)器人仿真技術(shù)的研究工作。法國 LAMM 開發(fā)了 CARO 系統(tǒng)，它主要強(qiáng)調(diào)三維數(shù)據(jù)庫設(shè)計技術(shù)，快速性及能在小機(jī)器上運行是其追求的目標(biāo)。 Deneb 公司開發(fā)了 IGRIP 軟件，它主要用于工作站設(shè)計和離線編程。 Computervision 公司開發(fā)了軟件包Obographix， 它具有產(chǎn)生機(jī)器人工作路徑、仿真機(jī)器人運動及碰撞檢測等多種功能。 通用電氣公司的研究開發(fā)部對 RobotSIM 進(jìn)行了改進(jìn)工作。 Michigan 大學(xué)開發(fā)了一個機(jī)器人圖形編程系統(tǒng) — PR0GRESS， 其特點是菜單驅(qū)動和光標(biāo)控制，并能有 219 圖形符號來仿真外界的傳感器和執(zhí)行部件，以使用戶獲得更加接近真實的編程環(huán)境。倒如，美國Cornell 大學(xué)開發(fā)了一個通用的交互式機(jī)器人圖形仿真系統(tǒng) INEFFABELLE，它不是針對某個具體機(jī)器人， 而是利用它可以很容易建立所需要的機(jī)器人及環(huán)境的模型，并且具有圖形顯示和運動的功能。利用機(jī)器人仿真系統(tǒng)進(jìn)行離線編程在國外已十分普遍，它是機(jī)器人仿真系統(tǒng)應(yīng)用最普遍和最典型的例子。 若借助于機(jī)器人仿真系統(tǒng) ， 就可首先在仿真系統(tǒng)上進(jìn)行離線編程，然 后將編好的程序裝到機(jī)器人中，機(jī)器人便可按照新的程序執(zhí)行新的工作。機(jī)器人是一種通用機(jī)械，通過重新編程，它可 以完成不同的工作任務(wù) 。機(jī)器人仿真的第二個方面的主要應(yīng)用是那些以機(jī)器人為主體的自動化生產(chǎn)線，它包括機(jī)器人工作站的設(shè)計、機(jī)器人的選型、離線編程和碰撞檢測等。 機(jī)器人仿真主要應(yīng)用在兩個方面 ： 一是 機(jī)器人本身的設(shè)計和研究，這里機(jī)器人本身包括機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及機(jī)器人的控制系統(tǒng)， 它們主要包括機(jī)器人的運動學(xué)和動力學(xué)分析 ， 各種規(guī)劃和控制方法的研究等。在使用的軟件中，工作站級的仿真軟件功能較全，實時性高且真實性強(qiáng)，可以產(chǎn)生近似真實的仿真畫面；而微機(jī)級仿真軟件實時性和真實性不高，但具有通用性強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點。仿真可以通 過交互式計算機(jī)圖形技術(shù)和機(jī)器人學(xué)理論等，在計算機(jī)中生成機(jī)器人的幾何圖形，并對其進(jìn)行三維顯示，用來確定機(jī)器人的本體及工作環(huán)境的動態(tài)變化過程。 30 4 基于 DELMIA 的機(jī)器人柔性滾邊系統(tǒng)仿真驗證 機(jī)器人仿真技術(shù)概述 機(jī)器人系統(tǒng)仿真是指通過計算機(jī)對實際的機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行模擬的技術(shù)。整個程序編制以及調(diào)試優(yōu)化得是否合理、是否完善，對車門滾邊成形有著至關(guān)重要的影響。在現(xiàn)場調(diào)試階段再根據(jù)具體沖壓件的尺寸及狀態(tài)，進(jìn)行最終的修改完善，因此在現(xiàn)場需要大量的程序調(diào)試及優(yōu)化工作，要求機(jī)器人調(diào)試工程師具備豐富的現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗，以應(yīng)對現(xiàn)場出現(xiàn)的各種問題。采用這種方式編制滾邊程序可以大大減少編程的時間及成本。圖 為本設(shè)計所用機(jī)器人 KUKA KR2102. 29 圖 程序是這個系統(tǒng)中的核心。滾輪運動軌跡的控制通過編程來實現(xiàn)，可以編制保存不同的程序，用于不同狀態(tài)的沖壓件及不同的成型要求來調(diào)用，靈活度高。 軸承使用壽命計算 表 軸承參數(shù) 根據(jù)已知條件對軸承進(jìn)行計算 表 回轉(zhuǎn)支承安全系數(shù) 28 按照靜態(tài)工況選型 ? ? NmMFa 448801)(, , ?????? ?????? 按照動態(tài)工況校核壽命 ? ? NmNmM NmNmFa 4, 4, )( ???????? ???????? 圖 查看軸承 型號軸承的承載能力曲線，可以看出其承載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于按照動態(tài)工況計算的結(jié)果 滾邊機(jī)器人及其控制系統(tǒng) 本系統(tǒng)主要用于控制滾輪的運動軌跡，以及機(jī)器人與其他相關(guān)系統(tǒng)之間的通信。 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺需在軸承處施加力為 NfmguF 4 0 8 0)1 6 0 0 0 0()( 1z ho u ??????? ， 轉(zhuǎn)矩 NmRFM zh o uqi ???? ， 電機(jī)的 轉(zhuǎn)矩 NmMiM d ia n 2 5 61 7 4 4 8 ???? ， 電機(jī)的功率 KWP 56256 ???? 。 如圖 圖 滾邊回轉(zhuǎn)臺 電機(jī)選型計算 根據(jù)胎膜和滾邊夾具的重量和滾邊過程中施加力的情況，做如下簡圖進(jìn)行計算： 26 圖 轉(zhuǎn)臺簡圖 表 單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支 承系列基本參數(shù) 已知：轉(zhuǎn)臺的速度為 10r/min，胎膜和夾具的最大重量約為 3000kg，選型按照極限重量 4000kg；設(shè)計中規(guī)定胎膜和夾具的重心不準(zhǔn)超過回轉(zhuǎn)中心 100mm，選型按照偏差為 100mm 進(jìn)行設(shè)計。另外，滾邊機(jī)器人離滾邊夾具和胎膜系統(tǒng)的距離比較近，如果沒有回轉(zhuǎn)臺的話，滾邊機(jī)器人完成滾邊后工人的操作空間會非常小，并且工人的安全沒有保證。 24 圖 發(fā)艙蓋胎模 圖 車門胎模 25 滾邊回轉(zhuǎn)臺 為了 大大 地 縮短純滾邊時間，提高生產(chǎn)節(jié)拍 ，本設(shè)計采用回轉(zhuǎn)臺的形式。然后對胎模進(jìn)行整體鑄造成型，對成型后的胎模進(jìn)行機(jī)加工，保證胎模上邊面的精度，確保 與 產(chǎn)品外形完全一致。 胎模一般選用模具鋼或軸承鋼，保證其加工精度及胎模的強(qiáng)度。為防止吸盤吸力過大，導(dǎo)致板件變形，在胎?？涨辉O(shè)計有尼龍塊，對板件進(jìn)行支撐，同時尼龍塊的選用也避免了對板件的損害。方便設(shè)備的加工制造、安裝調(diào)試及維護(hù)。由于胎模內(nèi)部有較大的空腔，導(dǎo)致胎模在滾邊受力狀態(tài)下的剛度和強(qiáng)度不足，需要在內(nèi)部設(shè)計支撐架及加強(qiáng)筋，以保證胎模側(cè)壁的強(qiáng)度。 在包邊胎模設(shè)計之前，首先應(yīng)對產(chǎn) 品數(shù)模進(jìn)行綜合分析，確保數(shù)模的正確性，沒有自我干涉、掉面、剪裁不齊等缺陷，進(jìn)而確定胎模設(shè)計的基準(zhǔn)面。 22 圖 車門夾具 圖 發(fā)艙蓋夾具 23 滾邊胎膜設(shè)計 門蓋外板件放在滾邊胎膜上， 由于胎模型面直接 與 板件外板接觸，其加工精度直接影響板件的外板質(zhì)量和包邊精度。 MCP 信息確認(rèn)后，通過對 MCS(Master Control Section)的分析，確定各關(guān)鍵定位夾緊點的位置，進(jìn)行夾具設(shè)計。車身產(chǎn)品 MCP 點的確定 應(yīng)是在 車身各級沖壓單件、分總成件和單個產(chǎn)品數(shù)模設(shè)計 確定 后，沿著整車 → 白車身 → 車身本體及活動件 → 底 板、側(cè)圍、頂蓋大總成 → 各級 分總成 → 沖壓單件的順序 自上而下 進(jìn)行 設(shè)計 ， 以產(chǎn)品的 MCP 點的設(shè)計為主線，以確定各構(gòu)件的產(chǎn)品設(shè)計和工藝定位基準(zhǔn)，確保車身在制造工藝上精度傳遞的“一致性、直接性和穩(wěn)定性”。 MCP 是指在車身產(chǎn)品圖紙設(shè)計階段，從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，沖壓件、焊接總成件尺寸特性等級劃分的角度，按產(chǎn)品工藝的規(guī)劃順序，根據(jù)車身精度傳遞原則，在沖壓件、焊接分總成件和車身本體總成上逐級選定的主要產(chǎn)品精度控制點。在設(shè)計夾具之前需要確定門蓋內(nèi)外板件的 MCP 及 MCS。因為在滾邊過程中，定位孔的受力是不均衡的，每個方向可能受力，普通的定位孔有產(chǎn)生變形的可能。如圖 、 。如果外板件上無定位孔 ，則選擇外形定位，采用吸盤將外板件牢牢地貼住胎膜型面。包括門蓋外板件的定位夾緊和門蓋內(nèi)板件的定位夾緊。 翻邊輪一般為預(yù)包邊輪，終包邊采用壓