亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        一種工業(yè)機(jī)器人智能生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        2022-10-25 09:24:04孫永芳
        粘接 2022年10期
        關(guān)鍵詞:板料加熱爐沖壓

        孫永芳

        (陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能制造學(xué)院,陜西 西安 710300)

        隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人已成為熱沖壓智能生產(chǎn)線中十分重要的裝備之一;越來越多的工業(yè)機(jī)器人被應(yīng)用于生產(chǎn)線現(xiàn)場,對于生產(chǎn)效率、精度、柔性等方面具有顯著提高作用,并且工業(yè)機(jī)器人可降低生產(chǎn)成本的同時(shí),可完成許多人類不可能完成的工作。熱沖壓工序?qū)τ诹隙返纳a(chǎn)十分重要,但是生產(chǎn)過程的環(huán)境非常惡劣,為此本研究將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于熱沖壓工序的自動(dòng)化升級,對于料斗的生產(chǎn)效率及精細(xì)化水平具有重要提升作用。

        1 工業(yè)機(jī)器人的熱沖壓智能生產(chǎn)線方案設(shè)計(jì)

        1.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀分析

        傳統(tǒng)料斗的生產(chǎn)方式為:首先對原材料進(jìn)行切割,利用箱式電阻爐將板料加熱至700 ℃,之后將加熱完成的板料從箱式電阻爐內(nèi)取出,放置模具上進(jìn)行位置擺放,然后即可利用熱沖壓技術(shù)使其成型;并將成型的工件模具放置成垛。由于板料的生產(chǎn)環(huán)境十分惡劣,使工人的勞動(dòng)強(qiáng)度超過自身所能承受的最大范圍,該現(xiàn)象不利于板料的大規(guī)模生產(chǎn),無法滿足日益增長的產(chǎn)能需求。除此之外,加熱后的板料溫度過高,不利于工作人員對位置的精準(zhǔn)控制,可造成工件成型的誤差較大,對工件進(jìn)行組對焊接時(shí),需要人工對板料進(jìn)行切割、強(qiáng)行敲打等操作,造成料斗的精細(xì)化程度較低。

        1.2 方案設(shè)計(jì)

        本研究為解決工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度過大、作業(yè)環(huán)境過于惡劣等問題,利用工業(yè)機(jī)器人對高溫板料進(jìn)行上料、擺放定位、工件下料等操作。該方式有利于最大限度地降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,充分滿足日益增長的產(chǎn)能需求。對電阻爐部分進(jìn)行選擇時(shí),采用加熱速度更高的感應(yīng)加熱爐,實(shí)現(xiàn)對板料的熱沖壓溫度進(jìn)行精準(zhǔn)控制,有利于最大限度地提高生產(chǎn)效率。

        為保證工件的成型精度,利用工業(yè)機(jī)器人的視覺定位系統(tǒng)對感應(yīng)加熱爐輸出的板料進(jìn)行定位,以此控制工業(yè)機(jī)器人的取料、擺放定位的精準(zhǔn)度,并且工業(yè)機(jī)器人自身具有較高的重復(fù)定位精度,可減少工件的成型誤差,并提升料斗的精細(xì)化程度。

        該生產(chǎn)線主要由沖壓機(jī)、工業(yè)機(jī)器人、視覺定位系統(tǒng)以及感應(yīng)加熱爐等設(shè)備共同組成。將PLC控制系統(tǒng)作為熱沖壓智能生產(chǎn)線的核心,該系統(tǒng)對于熱沖壓智能生產(chǎn)線的全部設(shè)備具有集中管理功能,有利于協(xié)同完成熱沖壓的各項(xiàng)動(dòng)作。

        1.3 工作流程設(shè)計(jì)

        其生產(chǎn)流程主要包括10個(gè)步驟:

        (1)首先啟動(dòng)熱沖壓智能生產(chǎn)線的全部設(shè)備,并完成相關(guān)準(zhǔn)備工作;

        (2)為提升生產(chǎn)線的工作效率,利用拆垛裝置將板料拆分成小部分,并逐塊將分割后的板料放置感應(yīng)加熱區(qū);

        (3)通過感應(yīng)加熱爐將板料加熱至所需溫度后,將溫度保持在恒定狀態(tài);

        (4)加熱完成后,將板料取出放置于視覺定位臺(tái),該過程需要借助輥道的幫助,使其成為主要運(yùn)輸通道;

        (5)視覺定位系統(tǒng)可對高溫板料進(jìn)行精準(zhǔn)定位,并將位置信息準(zhǔn)確傳遞給工業(yè)機(jī)器人;

        (6)機(jī)器人可根據(jù)定位信息將加熱板料擺放至模具固定位置上。擺放完畢后工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)退出沖壓機(jī)工作區(qū)域,并將輸出信號(hào)傳輸至沖壓機(jī);

        (7)沖壓機(jī)將輸出信號(hào)傳遞至工業(yè)機(jī)器人;

        (8)機(jī)器人可根據(jù)需求指令返回沖壓機(jī)對工件進(jìn)行抓取,并進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)、碼放等操作,使其放置于料內(nèi);

        (9)利用生產(chǎn)線對工件進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù),若生產(chǎn)數(shù)量未達(dá)到預(yù)期值,應(yīng)重復(fù)步驟(2)~(8);

        (10)若生產(chǎn)線的數(shù)量可達(dá)到設(shè)定值,即可將工件移出料筐,并將生產(chǎn)線的全部設(shè)備復(fù)位。工業(yè)機(jī)器人的熱沖壓智能生產(chǎn)線工作流程如圖1所示。

        圖1 工業(yè)機(jī)器人的熱沖壓智能生產(chǎn)線工作流程Fig.1 Work flow chart of intelligent hot stamping production line of industrial robot

        1.4 生產(chǎn)線效能計(jì)算

        熱沖壓智能生產(chǎn)線的工作程序較為復(fù)雜,為獲取該生產(chǎn)線的效能,對各工序的耗費(fèi)時(shí)長進(jìn)行計(jì)算。熱沖壓智能生產(chǎn)線各工序的工時(shí)統(tǒng)計(jì)表如表1所示。

        表1 熱沖壓智能生產(chǎn)線各工序的工時(shí)統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Workhour statistics of each process of hot stamping intelligent production line

        由表1工作程序的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),即可計(jì)算出生產(chǎn)線的生產(chǎn)效能,其計(jì)算流程:

        (1)單個(gè)零件總加工時(shí)間為各工序時(shí)間的總和,即409.1 s;

        (2)生產(chǎn)線節(jié)拍時(shí)間為最長工序時(shí)間,即176.7 s。

        為獲取精準(zhǔn)的生產(chǎn)線效能,對單班的實(shí)際可用生產(chǎn)時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。熱沖壓智能生產(chǎn)線主要由人工進(jìn)行控制,工作人員在實(shí)際工作過程中需要經(jīng)歷制度工作、生產(chǎn)準(zhǔn)備、現(xiàn)場管理以及生理4部分主要階段,4個(gè)階段所需時(shí)間依次為:8 h、30 min、6 s、30 min,該部分不屬于實(shí)際可用生產(chǎn)時(shí)間。因此,4個(gè)階段所需時(shí)間應(yīng)扣除,最終獲取的實(shí)際可用生產(chǎn)時(shí)間為7 h;

        (4)若熱沖壓智能生產(chǎn)線每天工作流程可重復(fù)2次,在此基礎(chǔ)上將每個(gè)月的實(shí)際作業(yè)天數(shù)設(shè)定為25 d,此時(shí)的月產(chǎn)能=單班產(chǎn)能×開班數(shù)×有效作業(yè)天數(shù)=142×2×25=7 100(件)。

        2 工業(yè)機(jī)器人的熱沖壓智能生產(chǎn)線總體設(shè)計(jì)

        2.1 熱沖壓智能生產(chǎn)線總體布局

        對熱沖壓智能生產(chǎn)線進(jìn)行總體布局時(shí),在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上,增加機(jī)器人安裝橫梁、視覺定位臺(tái)、下料滑移平臺(tái)以及冷卻系統(tǒng)等設(shè)備。工業(yè)機(jī)器人在熱沖壓智能生產(chǎn)線中主要負(fù)責(zé)的任務(wù):將加熱板料從視覺定位臺(tái)上加持并擺放至沖壓機(jī)模具上,利用沖壓機(jī)對板料進(jìn)行加熱后,取回工件并轉(zhuǎn)運(yùn)至料筐內(nèi)部碼放整齊。

        2.2 熱沖壓智能生產(chǎn)線設(shè)備選型

        工業(yè)機(jī)器人選型

        本研究對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行設(shè)備選型時(shí),為保證機(jī)器人的穩(wěn)定性以及可靠性,選用鑄造版機(jī)器人作為熱沖壓智能生產(chǎn)線的核心設(shè)備。該工業(yè)機(jī)器人主要由本體、控制柜、示教器等部分共同組成,額定負(fù)載為180 kg、作業(yè)半徑為2.9 m、重復(fù)定位精度為±0.06 mm,可滿足熱沖壓智能生產(chǎn)線的產(chǎn)能需求。將該機(jī)器人應(yīng)用于熱沖壓智能生產(chǎn)線中,有利于提升料斗的生產(chǎn)效率及精細(xì)化水平。

        視覺定位系統(tǒng)選型

        該系統(tǒng)具有定位功能,在熱沖壓智能生產(chǎn)線中主要負(fù)責(zé)對板料進(jìn)行加熱,板料加熱完畢后,將板料的所屬位置信息發(fā)送至工業(yè)機(jī)器人信號(hào)接收處,由機(jī)器人利用自身視覺定位功能,完成對板料的搬運(yùn)。本研究對視覺定位系統(tǒng)進(jìn)行選型時(shí),選擇2D型號(hào)的系統(tǒng),該型號(hào)的視覺定位系統(tǒng)的定位精度高達(dá)±0.5 mm,可將熱沖壓智能生產(chǎn)線的生產(chǎn)誤差降至最低。對視覺攝像頭進(jìn)行安裝時(shí),可通過固定支架將其安裝于視覺定位臺(tái)的上方,將視覺攝像頭的防護(hù)等級設(shè)置為IP67,并配置輔助光源,有利于保證該系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

        沖壓機(jī)選型

        沖壓機(jī)在熱沖壓智能生產(chǎn)線中主要負(fù)責(zé)對板料進(jìn)行熱沖壓成型,使其成為可實(shí)際運(yùn)用的工件。對沖壓機(jī)進(jìn)行型號(hào)選擇時(shí),沿用原有的設(shè)備,其主要目的是節(jié)省熱沖壓智能生產(chǎn)線的整體費(fèi)用。為保證沖壓機(jī)的穩(wěn)定工作,采用PLC控制系統(tǒng),該系統(tǒng)具備通信接口,可實(shí)現(xiàn)各程序之間的通信功能。

        感應(yīng)加熱爐選型

        在熱沖壓智能生產(chǎn)線中,感應(yīng)加熱爐可實(shí)現(xiàn)加熱板料以及控制板料溫度的功能。為最大限度地解決生產(chǎn)成本,感應(yīng)加熱爐可按照生產(chǎn)節(jié)拍對板料進(jìn)行輸出。對感應(yīng)加熱爐進(jìn)行選型時(shí),主要由專機(jī)廠家進(jìn)行定制,使其具備通信接口。

        3 工業(yè)機(jī)器人的熱沖壓智能生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)過程

        3.1 6R工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立

        本研究主要利用運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立的方式實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的輸送軌跡設(shè)計(jì),對6R型工業(yè)機(jī)器人的模型進(jìn)行建立時(shí),將該模型分為6個(gè)獨(dú)立的動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)。6R實(shí)際上指的是6個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,6R工業(yè)機(jī)器人D-H坐標(biāo)系模型如圖2所示。

        圖2 6R工業(yè)機(jī)器人D-H坐標(biāo)系模型Fig. 2 D-H coordinate system model of 6R industrial robot

        為保證6R型工業(yè)機(jī)器人的手部末端具有變換功能,利用運(yùn)動(dòng)學(xué)方程對手部末端的變換軌跡進(jìn)行計(jì)算,其公式:

        =()()()()()()

        式中:為連桿坐標(biāo)系6。

        運(yùn)動(dòng)學(xué)方程中,右邊各因子分別表示當(dāng)前坐標(biāo)系相對于上一級坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣,其公式為:

        =Rot(,)Trans(0,0,)Trans(,0,0)Rot(,)

        式中:為坐標(biāo)系相對于坐標(biāo)系-1的變換矩陣;前3列為旋轉(zhuǎn)變換,后一列為平移變換;Rot為旋轉(zhuǎn)矩陣;Trans為平移矩陣;為第關(guān)節(jié)的角位移;、、為對應(yīng)機(jī)器人的連桿參數(shù)。

        對6R型工業(yè)機(jī)器人的末端位置進(jìn)行計(jì)算時(shí),首先應(yīng)確定6個(gè)關(guān)節(jié)角變量,并利用矩陣乘法,即可對位移的末端位置進(jìn)行確定。

        3.2 運(yùn)動(dòng)型逆解求解

        在末端目標(biāo)位置已知的情況下,對6R型工業(yè)機(jī)器人所需的關(guān)節(jié)變量值進(jìn)行求解。求解過程中,首先應(yīng)對6R型工業(yè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中逆解的對應(yīng)值進(jìn)行計(jì)算,該方式有利于使6R型工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置及姿態(tài)達(dá)到實(shí)際運(yùn)行要求。

        3.3 6R工業(yè)機(jī)器人軌跡規(guī)劃

        對該機(jī)器人的軌跡進(jìn)行規(guī)劃時(shí),主要包括2種方法:

        (1)關(guān)節(jié)空間規(guī)劃。該方法對6R型工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行軌跡規(guī)劃時(shí),利用關(guān)節(jié)角度函數(shù)對機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行描述,該方式可有效避免關(guān)節(jié)速度出現(xiàn)失控;

        (2)笛卡爾坐標(biāo)空間規(guī)劃。該方法主要包括直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)2種方法。

        基于此,本研究采用關(guān)節(jié)空間規(guī)劃對機(jī)器人的軌跡進(jìn)行規(guī)劃。機(jī)器人長時(shí)間處于不平穩(wěn)的狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)動(dòng),可造成機(jī)械部件出現(xiàn)不可逆的磨損。為保證機(jī)器人的平穩(wěn)運(yùn)行,采用6個(gè)初始條件對5次多項(xiàng)式進(jìn)行確定,并對機(jī)器人的軌跡進(jìn)行擬合,其公式:

        ()=+++++

        式中:為運(yùn)動(dòng)時(shí)間;(=0,1,2,3,4,5)為待定系數(shù)。

        對軌跡規(guī)劃實(shí)施過程中,應(yīng)利用逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方法將目標(biāo)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)角度值,其公式:

        由此可知,在工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行過程中,為提高機(jī)器人的平穩(wěn)性、快速性,應(yīng)避免工業(yè)機(jī)器人出現(xiàn)關(guān)節(jié)速度失控、因減速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致耗時(shí)增加、機(jī)械損傷等問題,并減少機(jī)器人瓶頸關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)量。

        4 結(jié)語

        為緩解因作業(yè)環(huán)境過于惡劣而制約制造業(yè)發(fā)展的問題,本研究利用機(jī)器人技術(shù),將熱沖壓生產(chǎn)線智能化發(fā)展,可有效降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,推動(dòng)制造業(yè)生產(chǎn)方式的全面革新。通過對熱沖壓智能生產(chǎn)線的運(yùn)行情況進(jìn)行分析可知,該生產(chǎn)線可達(dá)到預(yù)期效果,在原有的生產(chǎn)效率上可提升400%,并且極大地改善了作業(yè)環(huán)境,使工作人員從高溫環(huán)境中得到解放。將該機(jī)器人應(yīng)用于熱沖壓智能生產(chǎn)線中,對于制造業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

        猜你喜歡
        板料加熱爐沖壓
        沖床板料輸送機(jī)分離裝置的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析
        拉延模具板料定位設(shè)計(jì)
        轎車后車門外板沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
        漸進(jìn)成形A3003鋁板減薄帶分析及數(shù)值模擬研究
        重力對中臺(tái)在厚板沖壓自動(dòng)生產(chǎn)線中的應(yīng)用
        鍛造與沖壓(2018年6期)2018-03-20 02:10:11
        便攜無火加熱爐
        端拾器在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線上應(yīng)用
        加熱爐富氧推火與引火燃燒的火焰變化規(guī)律分析
        雙蓄熱式加熱爐的技術(shù)改造
        天津冶金(2014年4期)2014-02-28 16:52:54
        The United States Set Out to Build a New Generation of Unmanned Drones SR-71
        科技傳播(2013年22期)2013-10-17 11:16:36
        中文一区二区三区无码视频| 东北少妇不带套对白| 99精品国产99久久久久久97 | 久久精品女人天堂av麻| 精品亚洲国产成人av色哟哟| 精品久久香蕉国产线看观看亚洲| 91久久青青草原线免费| 久久国产精品男人的天堂av| 国产精品国产自产拍高清| 亚洲av成人精品日韩在线播放| 在线观看免费a∨网站| 久久精品国产成人午夜福利| 少妇被爽到高潮喷水免费福利| 少女韩国电视剧在线观看完整| 色偷偷88888欧美精品久久久| 中文字幕亚洲精品码专区| 精品一区二区三区婷婷| 久久久久亚洲av成人网人人网站| 911精品国产91久久久久| 西西少妇一区二区三区精品| 欧美精品AⅤ在线视频| 国语对白三级在线观看| 亚洲国产精品久久久av| 开心五月激情综合婷婷| 北岛玲中文字幕人妻系列| 在线视频自拍视频激情| 亚洲av无码电影在线播放| 在线播放国产一区二区三区| 国产三级黄色的在线观看| av免费不卡一区二区| 少妇无码av无码一区| 538任你爽精品视频国产| 女同性恋看女女av吗| 久久理论片午夜琪琪电影网| 国产在线精品一区二区不卡| 日本韩国黄色三级三级| 女色av少妇一区二区三区| 精品国模一区二区三区| 精品一区二区三区影片| 手机在线播放av网址| 国产中文字幕乱人伦在线观看|