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作者:admin 来源: 日期:2015-3-15 8:49:41 人气:

湖北齐星自动化

    


    大型罐体机器人自动化焊接工作站项目





一、项目简介

近年来,我国汽车制造业取得了很大发展,一些大型骨干整车企业大量引进新工艺、新设备,尤其是对集成了工业机器人的新型自动化设备的使用,促进了中国汽车制造业的发展。但在专用汽车制造领域几乎没有采用集成工业机器人的新型自动化设备专用汽车制造还处在综合质量差、工艺装备基础条件差、环保不达标、能耗严重以及技术落后、人才缺乏、新工艺新产品开发能力不足、生产线自动化程度不高的生产水平。特别是随着社会发展进步,国家对人以及自然环境越来越重视,对汽车制造业提出了越来越高的要求,利用高端智能装备实现专用汽车制造行业的产业升级转型势在必行,所以以集成工业机器人为代表的新型自动化设备将在我国专用汽车制造领域崭露头角。

工业机器人是高端智能装备的典型代表,具有高智能、高强度、高适应性等特点,能替代人工在高温、粉尘、危险的作业环境下工作,同时由于动作精准、可持续作业,可以为企业减员增效、提高产品品质和生产效率。

本项目就是以工业机器人为柔性自动化载体,集成自动化机床、机器人焊接系统、自动化控制等技术,将专用汽车的罐体焊接工艺、罐体自动旋转装置等设备集成组成新型大型罐体机器人自动化焊接工作站,实现该新型罐体机器人自动化焊接工作站在专用汽车制造领域中能完成自动化焊接工序的应用和推广。

整个项目分两个年度完成,时间期限为20146月至20166月。计划2014年下半年完成该大型罐体机器人自动化焊接工作站及其配套控制系统的研究,2015年上半年完成在随州市力神专用汽车有限公司第一台自动化焊接工作站的安装调试及示范应用。

本项目填补在专用汽车大型罐体自动化焊接领域应用技术的空白课题,具有十分重要的经济、社会效益,技术难度高,在实施阶段,项目申报单位需要大量资金投入,预期预研费用约***万元,自动化升级设备购置费用约****万元。计划自筹资金****万元,省拨经费***万元,其中省拨经费中***万元用于技术研究,余下款项用于建设工业机器人自动化焊接生产线。

该项目承担单位为湖北省齐星汽车车身股份有限公司,项目应用方为随州市力神专用汽车有限公司力神公司提供应用场地和工艺指导,齐星公司提供整体技术解决方案,目标是实现随州市力神专用汽车公司现有生产模式的自动化升级并形成业内示范工程,为促进罐式专用汽车行业的产业转型升级提供有效的范例。

 

 二、项目立项的必要性

2.1国内外技术发展趋势与现状分析

2.1.1国内外机器人集成应用的技术发展趋势与现状

工业机器人在国内外应用情况来看,主要汽车行业为主,汽车工业对机器人自动化设备的使用约占机器人装机总量的40%目前,国内工业机器人的应用仍集中于乘用车及商用车部分主机厂。在专用汽车制造领域,国外使用机器人自动化设备对专用汽车的制造水平比较先进,但因其价格昂贵,应用量并不是很大;而在国内专用汽车制造领域,对机器人自动化设备的使用几乎为0。其主要原因是国内在专用汽车制造领域还没有可使用的很成熟的机器人自动化设备;因此,研究开发专门针对专用汽车制造的机器人自动化设备显得极为迫切。

 2.1.2国内集成机器人的自动化设备在汽车自动化焊接技术发展趋势与现状

纵观世界经济强国,大都是汽车工业大国,因此汽车产业成为世界各国的重要经济支柱。我国已逐渐成长为全球最大的汽车市场,中国的汽车制造业必将迎来重大机遇。在汽车制造产业中特种汽车的比重占到了整个汽车产业的25%左右,而罐式汽车在特种汽车中具有举足轻重的位置。罐式汽车包括低温液体运输车、粉粒物料运输车、粉粒食品运输车、化工液体运输车、混凝土搅拌运输车、沥青运输车、散装水泥车、液化气体运输车、运油车等。常见的有油罐车、散装物罐车、液化气高压罐车、吸污液罐车等。近年来,我国罐式汽车产品工艺水平也得到较大提高,轻量化技术、机电一体化技术、智能化技术在专用车产品上得到较大应用,有些产品已接近或达到国际先进水平。此外,下料工艺、成型工艺、装备工艺及涂装工艺等新工艺应用有很大提高,如数控切割机、等离子切割机、数控剪板机、数控折弯机、智能化焊接机、整车喷砂喷丸机、涂装线等先进的工艺装备在很大一部分企业得到应用;铝合金、不锈钢等新材料应用得到较大发展。

在罐式汽车生产过程中,与罐式汽车相关的技术主要有生产技术、设计技术和测试技术,生产技术中罐体的焊接生产尤为重要,罐体焊接的质量,直接关系到整个工程质量、施工效率、施工成本、以及运行期间的安全可靠性和经济效益。在目前的罐体焊接生产过程中使用的最广泛的依然是人工手工焊,但手工焊存在焊接效率低焊接质量不稳定和劳动强度大等问题。为了解决手工焊接存在的上述问题,市场上也相应出现了一些罐体自动焊接系统,这些设备是专门针对罐体焊接研发的自动化设备 

(一)常用的罐体焊接方式现状

1、人工手工焊

 

 

2、环焊缝自动焊接系统

 

 3、纵焊缝自动焊接系统

 

4、环焊缝和纵焊缝自动焊接系统

 

 

(二)常见的罐体焊接方式及其特点

焊接方式

焊接

速度

焊接范围

焊接质量

人工手工焊

很慢

所有

无法完全保证

(人具有随意性)

环焊缝自动焊接系统

较快

仅环焊缝

较好,但仍无法完全保证

(无法根据实际情况

修正焊接路径)

纵焊缝自动焊接系统

较快

仅纵焊缝

(无法加工太长罐体)

较好,但仍无法完全保证

(无法根据实际情况

修正焊接路径)

环焊缝和纵焊缝自动焊接系统

较快

仅环焊缝和纵焊缝

(无法加工其他附件,部分设备无法加工太长罐体)

较好,但仍无法完全保证

(无法根据实际情况

修正焊接路径)

从上表可以看出人工手工焊虽然可以对罐体所有焊缝进行焊接,但焊接速度很慢,焊接效率低,焊接生产周期长,时间成本高,全部使用人工进行焊接生产,人力成本高,焊接过程对人具有危险性,焊接质量会随人的随意性无法保证。环焊缝自动焊接系统和纵焊缝自动焊接系统虽然有较快的焊接速度,在一定程度上节约了时间成本,但其焊接加工的范围却仅限于单一的环焊缝或纵焊缝,自动化程度太低,焊接质量任然无法完全满足罐体焊接加工的需要。而环焊缝和纵焊缝自动焊接系统虽然同样拥有较快的焊接速度,且也能够同时完成环焊缝和纵焊缝自动焊接工作,但部分设备对罐体的长度有严格的限制,无法对部分大型罐体进行加工,其焊接范围也仅限于环焊缝和纵焊缝,对其他附件及角焊缝仍无法实现完全的自动化焊接,焊接不具备柔性无法根据焊缝的实际情况进行焊接加工,焊接质量也无法完全满足罐体焊接加工的需要,性价比不高,因此手工焊依然是加工大型罐体的最主要焊接方式。从以上叙述可以看出现在市面上还没有真正意义上的能够完全对大型罐体进行全方位自动化焊接的设备,同时罐体的生产已逐渐向柔性化、自动化、专业化以及生产协作配套网络化方面发展,因此就需要一种集成自动化机床、机器人焊接系统、自动化控制等技术的全新智能化、自动化的焊接设备来完全满足大型罐体的焊接需要。

(三)新型大型罐体机器人自动化焊接设备具有以下优点:

1焊接速度非常快,是传统焊接方式的两倍以上;

2焊接范围,能对大型罐体进行全方位焊接,包括环焊缝、纵焊缝、角焊缝以及罐体所有的附件部分;

3焊接全程无人工,仅需要一人操作设备,整个焊接过程一次性完成;

4能够实现焊缝实时跟踪,根据焊缝实际情况修正焊接路径,从而可以完全保证焊接质量。

2.2我省相关产业发展现状及产业创新链建设需求分析

我省是传统的汽车制造业大省,汽车制造已成为我省重大经济支柱。2014年我省正加快推进产业调整升级,围绕做大做强全省汽车产业,下大力抓好全省汽车零部件产业发展,提高为整车企业配套能力;加快引导全省专用汽车资源集中,积极推进专用汽车企业联合重组,努力形成专用汽车区域集中发展的格局;而在湖北的专用汽车产业中随州的专用汽车生产已成为其最重要的组成部分,据权威资料显示,截止2012年底,随州已是中国最大的罐式车基地,在国内市场占有率达40%以上,其中油罐车产销量2.2万辆位居全国第一。虽然罐式车的产量位居全国第一,但整体的自动化生产水平普遍比较低,尤其是在大型罐体焊接领域的智能化、自动化的设备生产几乎属于空白,虽有一小部分的自动化设备投入使用,但完全自动化的焊接设备的研制和产业化还处于起步阶段,关键核心部件研发能力还需要提升,没有完全规模化生产;因此集成工业机器人、数控机床、自动化控制、焊接技术的新型大型罐体机器人自动化焊接设备的研发和生产显得尤其重要,广泛的应用集成工业机器人、数控机床、自动化控制等先进技术的自动化设备取代传统的制造加工水平也是整个汽车行业的大势所趋。

2014省经信委制订出台《推动工业机器人产业发展实施意见》,将会促进工业机器人产业以及其他相关产业发展壮大,我省是传统的汽车制造业大省,将广泛的应用机器人自动化加工取代传统的制造加工水平。

2.3项目对推进相关产业创新建设(或科技发展)的重要意义和预期贡献

十二五规划内,省汽车产业目前已形成武汉、十堰、襄阳3个产业集群襄十随千里走廊上的十堰、襄阳、武汉三大汽车产业集群以外,其他地市州也出现了一些汽车及其配套汽车企业,宜昌也将触角伸向汽车产业,将与中兴汽车联手,打造中兴汽车宜昌乘用车基地,加快特种商用车和城市SUV等乘用车发展。十堰市大力发展以汽车为主导的先进制造业做强做大汽车主导产业,将十堰打造成为国内最具规模、最具实力的中重型商用车制造基地,最重要的微型车、专用车、客车汽车零部件及汽车装备生产基地;继续提升地方汽配工业自主创新发展能力,做大整车、做强总成、做精零部件,打造国家级商用车及零部件产业集群创新示范区。随州专汽产业集群以厦工楚胜、程力、东风随州专汽力神公司新中绿公司、江南东风航天双龙为骨干,楚威、全力和华龙等一批中小配套企业为支撑的完整的专用汽车产业链

目前省内商用车、专用汽车、汽车零部件制造企业在使用新型智能化、自动化设备制造加工方面还没有很好的将其应用到关键加工工序上,随州专汽企业基本没有应用全自动化的设备进行制造加工,我公司充分利用生产专用汽车及装备的优势,研制以工业机器人为载体的系统集成设备,广泛推广到传统制造加工企业,提升企业制造加工水平,建立以专汽企业为需求用户,与国产机器人研制单位和高校科研院所联合,研制集成的机器人工作站成套设备系统,带动整个自动化设备生产行业的发展,推动新型自动化设备在汽车制造领域的应用

 

三、项目目标及主要研发内容

3.1主要目标及考核指标

3.1.1项目的主要目标

本项目针对大型罐体采用机器人自动化焊接,主要目标是通过大型罐体机器人自动化焊接工作站实现大型罐体的全方位自动化焊接,解决目前传统的单纯使用人工对罐体进行焊接的现状,以及传统的油罐焊接加工工艺,从而降低焊接生产成本,提高焊接效率以及焊接质量。

3.1.2考核指标

1)主要技术指标

 a、焊接质量技术指标

序号

指标名称

达到技术指标

质量要求

1

焊接速度(钢)

1500mm/min

满足JG/T203-2007《钢结构超声波探伤及质量分级法》三级以上检验标准。

 

2

反向送丝运动

90/s

3

最大熔透率

可达60%以上