自动门焊接机器人总体及柔性夹具设计开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，地铁日益成为人们首选的出行方式。随着城市轨道交通的快速发展，塞拉门的产量不断增长，种类也不断增多。2014年3月1日开始实施的GB 50157-2013《地铁设计规范》中使用了专门的章节对站台门的设计使用做出了明确要求,并明确规定新建设地铁线路应配备站台门。但随着时代的进步，机械行业的生产方式发生了翻天覆地的变化，之前的手工作业模式逐步被智能化所取代，传统的夹具在机械加工中也逐步受到限制，焊接机器人也以广泛运用在其制造中，成为先进制造业不可或缺的重要技术手段。因此，在地铁自动门焊接夹具的设计研究方面，柔性化正成为主要发展趋势，可以减少制造成本和制造周期，柔性化生产也日益受到厂商的关注。

2. 课题关键问题和重难点

在进行自动门焊接柔性夹具设计计算时, 关键和难点在于要先要确定装配、焊接时的夹紧力, 然后计算或校核所选夹紧机构的强度和刚度。

轨道门门框焊接要保证铝镁硅合金框架门在工作台上的平整度，不能产生任何水平方向上的变形。并且要实现自身翻转，这就要求工作台的材料有较好的抗扭强度。

焊接工装夹具的设计要求是实现不同铝镁硅合金框架们的装夹。为了实现对不同门的装夹焊接，必须考虑到各种门的结构以及定位装夹的共性。

3. 国内外研究现状（文献综述）

《柔性夹具在现代制造业中的应用与展望》论述了柔性夹具应用技术的重要性和紧迫性、我国柔性夹具应用现状、夹具的变革趋势等, 提出了柔性夹具是现代制造业中不可代替的工艺装备, 尤其是数控加工技术日趋成熟的今天, 柔性夹具应用技术的发展是解决目前加工制造中的颈瓶问题以及目前应关注的问题。

《塞拉门弧焊机器人柔性工作站夹具与变位机设计》论述了以国内手工焊接的塞拉门almgsi合金框架为研究对象,在motoman up6工业机器人本体及辅助装置基础上,进行塞拉门框架弧焊机器人柔性工作站的研发,针对南京康尼机电新技术有限公司生产的塞拉门规格型号繁多的特点,设计了塞拉门柔性焊接夹具与变位机。为保障合金框架焊缝焊接质量,提出了一种基于普通光源、机器人间断式弧焊焊缝视觉跟踪系统,进而确保塞拉门框架弧焊机器人柔性工作站的高质、经济与高效。

《塞拉门弧焊机器人工作站柔性焊接夹具设计》论述了以手工焊接的塞拉门铝镁硅合金框架为研究对象，在安川up6工业机器人本体及辅助装置基础上，进行塞拉门铝镁硅合金框架弧焊机器人工作站的研发，针对塞拉门规格型号繁多的特点，设计塞拉门柔性焊接夹具，以实现机器人工作站的高质、经济与高效。

4. 研究方案

总体：搜集查找并认真研究学习工业机器人技术的最新发展，选用合适厂商和系列的机器人产品。分析焊接工艺过程，确定相关参数进行设计计算并校核强度。设计工艺路线，确定手工上下料和自动焊接的过程，根据所选择的机器人和工艺路线设计柔性夹具和焊接工作台，确定相关结构设计和尺寸大小，包括材料、前后档和其他结构。

1、加工工艺分析：根据地铁城市轨道门门框材料为aimgsi合金，材料特殊、焊缝内外要求水平高，其框架尺寸较大，需两面焊接，故其柔性夹具需将工件翻转180c方可实现。门框的基本形状都是长方形，焊缝形式以角焊缝居多，需进行正反面焊接。2、工作台结构设计：由于定位基准均为工作台的前挡和上档，故先设计工作台的前挡与上档。

3、夹紧方式选择：焊接夹具的主要功用是实现工件的定位与夹紧,使工件在焊接过程中相对于焊枪有正确的位置,以保证焊接工件的加工质量和生产效率。在考虑夹紧的同时，也要考虑方案的柔性化，可以装夹不同尺寸的塞拉门框，而气动夹具既能够保证自动夹紧，也能实现柔性化，故夹紧方式选择气动夹紧。

5. 工作计划

2023.1.2～2023.1.15 完成译文翻译，查阅文献，完成开题报告并上传毕设网。

2023.1.16～2023.2.5 指导老师审核译文和开题报告，根据指导老师意见完成修改。

2023.2.6～2023.3.19 按照开题报告的方案，开始毕设课题的计算及设计。