必威动态
作者:admin 来源: 日期:2015-3-15 8:49:41 人气:

湖北必威自动化

    


    必威体育手机版下载-必威体育手机版 - 欢迎您





一、项目简介

近年来,我国汽车制造业取得了很大发展,一些大型骨干整车必威大量引进新工艺、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,可以为必威减员增效、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年上半年完成在随必威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必威汽车车身股份有限公司,项目应用方为随必威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,必威公司提供整体技术解决方案,目标是实现随必威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,如数控欢迎您机、等离子欢迎您机、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必威得到应用;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,提高为整车必威配套能力;加快引导全省专用汽车资源集中,积极推进专用汽车必威联合重组,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必威,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必威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、汽车零部件制造必威在使用新型智能化、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,随州专汽必威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必威,提升必威制造加工水平,建立以专汽必威为需求用户,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

4

母材和填充料稀释率

较脉冲电弧焊降低50%

5

材料飞溅性

较脉冲电弧焊降低达99%

(几乎无材料飞溅)

 

6

最小焊接厚度

0.3mm

b视觉实时跟踪(激光焊缝跟踪系统)技术指标

序号

指标名称

达到技术指标

薄片加工件

较厚的工件

1

测量线

3

3

2

工作距离

150 ± 12 mm

150 ± 40 mm

3

测量范围 [W x H]

16 x 24 mm

40 x 80 mm

4

分辨率 [W x H]

0.03 x 0.07 mm

0.08 x 0.12 mm

5

测量频率

60 – 240 Hz

60 – 240 Hz

6

尺寸

70 x 40 x 100 mm

70 x 40 x 100 mm

7

工作环境温度

10°C -45°C

10°C - 45°C

 c、机床本体及机器人的技术指标

序号

指标名称

达到技术指标

1

床身型式

龙门式

2

机床外形尺寸/××

16000×5300×6070mm

3

机器人负载

6kg

4

机器人最大工作半径

1611mm

5

机床轴数

9

6

重复定位精度

±0.05mm

7

机器人重量

235kg

8

机器人安装形式

倒装形式

9

导轨定位精度

5丝(16米内)

2)经济、社会效益考核指标

a采用大型罐体机器人自动化焊接工作站每年可为罐体生产厂家节约60%~80%的人工成本,将传统使用人工焊接一个罐体所需的4~6人减少为1人。

b、单台罐体生产效率提高了2倍,整个焊接过程实现一次性焊接完成,生产周期缩短一半。

c、设备使用节约成本50%~75%,使用传统焊接方式焊接一个罐体需要2~4台焊机同时运行,自动化焊接工作站仅需一台焊机,且采用回丝技术,没有焊丝的浪费。

d生产安全系数几乎降为零,操作人员不需要接近焊接生产区域,对操作人员没有任何危害。

e焊接产品的质量明显优于传统的焊接方式,对焊缝的焊接达到所规定的工艺要求,产品的美观度比人工和专机焊接更规整。

f在环保方面,烟尘和有害气体的排放减少,由于仅一台焊机工作,且采用了回丝技术,严格控制焊接的时间,减少不必要的焊接过程,铜烟尘浓度减少90%,锌浓度减少63%

3.2主要研发内容

项目研究开发的内容主要有三个方面:

(一)研究工业机器人、龙门结构、底座、变位机构之间的多轴联动系统集成,开发一种三维九轴机器人自动化焊接工作站,使工作站的各个机构之间拥有合理的机械结构,实现对各类大型罐体及其多种焊缝形式进行自动化焊接,实现对整个机器人自动焊接工作站的系统无缝集成

A研究工业机器人、龙门结构与底座、变位机构之间的系统集成,机器人的TCP控制、CNC控制、MC控制、PLC控制系统对各机构的协同控制,实现大型罐体自动化焊接生产。

B)设计开发一种基于齿轮齿条双驱结构的底座,其关键是采用高精密加工技术,解决线轨长距离安装带来的安装精度问题,将精密线性导轨和齿条的安装精度控制在5丝以内,实现龙门横梁及安装在龙门横梁上的机器人相对底座可自由移动,从而带动机器人按照设计的路线进行运动焊接

C)设计开发一种适用于罐体装夹的变位机构装置,可根据加工的需要在伺服的控制下进行自由分度,可实现罐体按照程序做旋转运动

D研究开发一种移动式的龙门结构,适用于安装机器人,实现机器人自动化焊接。

(二)研究开发一种应用于焊接的视觉实时焊缝跟踪系统,能够自动校正机器人操纵器的运动,使焊枪获取所需的焊接位置,实现实时焊缝跟踪、确定焊缝方向、修正焊接路线偏差、规划焊缝路径,进一步优化机器人焊接的质量和提高工作效率。

A)研究将视觉实时焊缝跟踪系统的微型CCD视觉传感器、PCI图像采集器、信息传输器等硬件部分与机器人、焊枪集成,使其可伴随机器人、焊枪的运动,收集焊缝及焊接数据并传输给工业控制计算机进行处理,实现控制系统对焊接动作的控制。

 

 

 

 

 

 

 

 

B研究实时焊缝跟踪系统的任务规划、轨迹跟踪控制、传感系统控制、过程模型、智能控制系统与机器人伺服控制系统的集成,在机器人示教再现的基础上,通过实时焊缝跟踪系统改变传统机器人对作业条件的苛刻性,使其变得更加“柔性”。

C研究利用视觉焊缝实时跟踪系统克服传统机器人焊接过程中的各种不确定因素,提高机器人作业的智能化水平和工作的可靠性,使弧焊机器人不仅能实现空间焊缝的自动实时跟踪,还能实现焊接参数的在线调整和焊缝质量的实时控制。

(三)研究不同规格、不同材质罐体在不同环境中自动焊接的加工方法及其加工工艺,建立特种罐体焊接工艺必威标准和数据库。

目前油料运输车(油车)常用的罐体材料主要有铝合金、不锈钢、低碳钢,在满足车辆要求强度的前提下,低碳钢材料成本低是最大优势,在满足环保节能减排方面,铝合金材料的市场优势和前景较大,我们重点研究以上各种材料应用在罐体焊接上的工艺技术标准,建立焊接工艺数据库。

A针对轻量化铝合金材质的大型罐体,由于铝及铝合金在焊接过程中具有诸多技术难点,研究并掌握对铝及铝合金的焊接方法和焊接工艺:①铝在空气中及焊接时极易氧化,产生AL2O3,其熔点高,不易去除,焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理,清除其表面氧化膜;②铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多应当尽量采用能量集中、功率大的能源进行焊接;③铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍,焊件的变形和应力较大,因此,需采取预防焊接变形的措施,尽量使用含量在4.5%~6%的焊丝会有更好的抗裂性。

B掌握常见的冷轧碳钢板焊接的技术方法,同时其价格较铝合金等其他材料要低,在目前特种车辆罐体的材料使用上也非常普遍,这也是其明显优势,因此对普通碳钢板焊接技术的研究仍是研究的重点。

 

 

1:机器人焊接工作站总体示意图

3.3 项目采用的技术、方法以及工艺流程

3.3.1采用的技术、方法

本项目研制的机器人焊接工作站,将在前期研制的具有机器人功能的淬火机床的基础上,进一步拓展机器人的功能,项目涉及到多个学科和技术领域,主要有自动化控制技术、机器人应用技术、焊接技术、设备集成技术等等。

该工作站是这样实现其功能的:工作站整体采用龙门移动结构,由双边的直线导轨和齿轮齿条并配以一对交流伺服电机和配套减速机来驱动安装在底座上的龙门龙门横梁上安装有带焊枪的三维六轴工业机器人变位机构安装在两底座之间,龙门横梁的下方;龙门机构在底座上来回移动、变位机的旋转运动、机器人的关节运动及之间的联动协调,便可完成对装夹在变位机构上罐体的焊接加工的整个空间运动过程

a、采用新型的智能化设计思路和技术方案,将数控机床技术、工业机器人、龙门结构、底座、变位机构及伺服控制系统之间的系统集成,实现整个装置的多轴联动,罐体进行全方位自动化焊接。

b、采用机器人的柔性、视觉实时焊缝跟踪技术,将硬件和控制系统无缝集成,实现实时焊缝跟踪,确定焊缝方向,规划焊接路径,提高焊接质量。

c、通过反复的实验来掌握不同材质的罐体自动化焊接的加工方法及加工工艺,尤其是对铝合金、不锈钢等有色金属的焊接。

3.3.2工艺路线

目前焊接罐体(含压力容器)有以下几种常见的焊缝:平焊缝、角焊缝、单面焊缝、单面焊双面成形焊缝。该工作站能够对各类材质罐体外表面的纵焊缝、环焊缝及角焊缝进行全方位自动化焊接,解决传统焊接专机只能焊接环焊缝或纵焊缝的现状。

大型罐体焊接工艺流程比较:

a、目前常用的大型罐体焊接工艺流程如下:

 

     从上述工艺流程中可以看出存在以下弊端:1、需要大量的焊接技术的熟练工人,人工成本高;2、焊接过程中工人需要爬罐体上操作,存在一定安全隐患;3、焊接中途需要多次停机,浪费时间,加工效率低;4、整体焊接均由人工掌握,焊接质量难以保证整个焊接过程以人为中心。

大型罐体机器人自动化焊接工作站焊接工艺流程如下:

 

从上述流程可以看出大型罐体机器人自动化焊接工作站整体焊接过程以程序和工作站为中心,人转换为一个辅助环节;自动化机器人可以不间断工作,焊接效率高,启动程序后,整个焊接过程不需要人工干预,直至焊接完成;由于整个焊接速度、焊接轨迹和焊枪高度、焊接方式严格符合焊接工艺使焊接精度高,焊接质量好;人工成本,时间成本大大降低。

b、机器人自动化焊接工作站生产制造工艺流程图

 

c、机器人自动化焊接工艺流程图

 

 

3.4 项目技术难点

该项目主要解决的技术难点有三个:

1)研究多种控制方式和运动算法及应用,解决工业机器人、龙门结构、底座、变位机构之间的多轴联动系统集成,其主要包括硬件的集成和控制软件的系统集成。

 a、硬件方面的集成,各结构之间必须拥有合理的机械结构,必须保证各结构之间的超高加工精度,才能使整个机床在最终的运行中确保加工的质量。

 b、控制软件的集成,也是整个系统集成中最难的部分,通过RC机器人控制、CNC控制、MC运动控制和LC逻辑控制核心的优势功能组合应用,能将整个生产系统的控制集成在一个控制器内实现。

2)在自动化焊接过程中,机器人虽具有一定的适应性,但其本身对生产条件依然有很强的苛刻性,无法根据生产的实际情况来调整运动轨迹,这就必须开发集成视觉实时焊缝跟踪系统解决这一技术问题,保证焊接质量,其主要是通过如下图所示的方法来实现其功能的。

 

3) 针对铝合、低碳钢等金属材料在焊接过程中存在的技术难点问题进行攻关。

 a 、对于铝合金焊接解决了其焊接过程中极易氧化以及热导率和比热容、线膨胀系数高带来的焊接问题。

b 、熟练的掌握低碳钢在不同环境下焊接加工的加工方法和加工工艺。

3.5 项目的创新点

3.5.1实现大型罐体全方位自动化焊接大型罐体机器人自动化焊接工作站改变了传统焊接专机只能对罐体纵焊缝和环焊缝进行焊接的现状,其可以对罐体外表面所有焊缝进行全方位焊接,且整个焊接过程一次完成。

3.5.2 工业机器人、龙门结构、底座、变位机构之间的多轴联动系统集成,突破传统的六轴联动,机床可以同时实现九轴联动,整个焊接工作站各个机构之间均可同时运动或部分单独运动,在伺服系统的控制下可以完成对罐体焊接的各个步骤。

3.5.3将关节式机器人的TCP控制方式、数控机床的CNC控制方式、自动生产线的MC控制方式、各运动关系协调的PLC逻辑控制方式高度融合,通过适当的算法,完成罐体焊接的空间轮廓轨迹的运动控制。

3.5.4 建立一套完整的罐体焊接工艺数据库和必威标准。针对同一标准的罐体建立一套程序数据,整合不同标准的程序数据,建立一套适用于各种标准罐体的完整焊接工艺数据库。

3.5.5采用机床的整体设计思路,改变以往的机器人安装方式,创新的采用机器人倒装的安装方式,机床自动运行时,机器人、电源、焊接系统的控制逻辑关系及实现逻辑关系软件设计

 

2:工作站设计方案示意图

 

 

 

 

3:设计方案结构图

 

 

4:机器人及焊接系统示意图

 

 

四、项目年度计划

4.1 项目的总体目标

本项目计划在的时间内研究开发完成,起止时间为20146月~20166月结束。计划实现主要目标:

1)建立一套完整的罐体焊接工艺标准,特别是针对不同规格,不同材质罐体的焊接,以及不同的使用环境,掌握其各自的加工方法及加工工艺,使我公司在大型罐体机器人自动化焊接领域达到国内领先水平。

2)通过研究、使用机器人对大型罐体的焊接,积累对大型罐体机器人自动化焊接使用经验,生产技术成熟化的大型罐体机器人自动化焊接工作站,提高特种车辆罐体焊接的自动化焊接水平,推动特种车辆罐体自动化焊接生产线的普及。

3)通过设计、试制、加工生产、组装调试、试验到使用这一系列过程,公司要达到可独立设计、研制、建设标准大型罐体机器人自动化焊接生产线的能力;可以为客户设计满足其特殊生产环境、生产要求的自动化焊接生产线。

4.2 项目的进度安排

详细进度安排如下:

时间安排

阶段进度安排

20146月~8

  收集机床、机器人、焊接系统及特种车辆罐体相关技术资料,分析项目可行性,提出科学的技术解决方案,确定研发团队及人员分工。

20149月~10

设计多套技术方案,并进行讨论和评审,修改完善设计的方案,最终确定一套定型的设计方案。

201411月~12

 根据确定技术方案,进行工程设计,绘制关键结构技术图样,编制工艺文件,添加加工设备的选型,拟定设备招标计划。

20151月~3

根据零件图纸对机床本体、底座、导轨及需要加工的部件进行加工,并采购相关电器元件、控制设备。

20154月~6

根据工程设计图纸和要求组装首台机器人焊接工作站,完成工作站系统组装、设备调试及测试。

20157月~10

将试验机床交付相关客户进行试运行,跟踪监测工作站工作的数据。

201511月~12

生产不同材质及规格的罐体进行试验焊接加工,收集不同情况下焊接的相关加工工艺及加工方法。

20161月~3

对设计图纸进行优化修改,改进在试运行中所反映的问题,组织行业专家进行产品鉴定,对产品进行检测,做好产品小批量生产准备。

20164月~6

制作产品宣传资料,针对不同改装必威拟定不同产品技术方案,进行市场销售推广。

 

 

 

4.3 项目的阶段考核目标

本项目计划两年实施,分六个主要时间节点完成,拟申报3项专利,其中发明专利1项,实用新型2项,在现有的技术研制基础上实现3项重大技术攻关,该项目成功实施后,进一步积累项目技术研制经验,提高研制团队的技术创新能力,培养新的技术人员,项目期内实现完成2000万元销售订单。

第一阶段(2014.62014.8)收集项目所需的各类资料,完成项目的可行性分析,制定可行性分析报告提交实施小组讨论

组织落实研发团队,确定总负责人及主要研发人员。

召开全体开发人员会议,进行技术交底,全面启动计划,进行初步方案设计。

搜集国内外有关机器人焊接,氩弧焊,激光焊接的可借鉴技术材料及有关专利材料,制订各项具体的技术指标和工作进度计划,并完成初步方案设计。

第二阶段(2014.92014.12)设计人员对定型方案进行设计,拟定申报专利的技术方案材料。

在初步设计方案的基础上,设计至少两种不同的设计方案。②召开设计评审会,确定一套可行的设计方案。

   设计人员绘制设计图纸及加工图纸。

   ④拟定设备招标计划,编制工艺文件。

   ⑤购置必要的加工中心等核心机床加工设备。

第三阶段(2015.1-2015.6)进入关键部件加工试制阶段

根据加工图纸加工各部件及零件。

根据设计要求采购标准部件及电器元件。

③完成首台机器人焊接工作站的组装,并对工作站进行系统调试

第四阶段(2015.7-2015.12首台机器人焊接工作站进入试运行阶段

现场组装进行试运行。

交付合作客户,进行实际运行加工。

进行跟踪监测,收集设备运行信息及相关数据。

生产不同规格,不同材质的罐体进行焊接加工试验

收集不同情况下焊接的相关加工工艺,并整理成相关工艺技术标准

第五阶段(2016.1-2016.,3)总结归纳加工技术的研究与应用及项目整体实施情况

整理整个项目的从研发到加工,到试运行中技术要求及出现的问题,编制操作手册

②组织行业专家对产品进行鉴定和检测,对产品设计进行最终论证。

③在最终论证的基础上优化设计方案,生产制造定型的产品。

第六阶段(2016.4-2016.6)将新一代成熟的定型产品推向市场。

加大宣传力度,进行市场推广,增强产品认知度。

批量生产定型的产品。

将产品大量运用于特种车辆罐体的焊接加工,改变传统的焊接加工方式。

五、项目经费安排

该项目总投资****万元人民币,其中必威自筹****万元,申请省拨经费***万元,其中省拨经费中***万元用于技术研究,余下款项用于建设自动化焊接生产线(站)。其中详细的预算安排见下表一:

表一:项目资金预算计划

                                                        单位:万元                            

序号

预算科目名称

合计

专项经费

自筹经费

银行贷款

1

一、经费支出



2

1、设备费



3

1)购置设备费



4

2)试制设备费



5

2、辅助设施投入



6

3、材料费



7

4、测试化验加工费



8

5、人员费



9

6、修缮费



10

7、燃料动力费



 

续 表:

11

8研究开发费



12

9、差旅费



13

10、劳务费



14

11、专家咨询费



15

12、会议费



16

13、管理费



17

14、其他费用



18

二、经费来源



19

1、申请从专项经费获得的资助



 

20

2、自筹经费来源


 

21

1)其他财政拨款


 

22

2)单位自有资金


 

23

3)其他资金


 

六、项目现有基础条件

6.1现有工作基础

6.1.1申报单位基本情况

湖北省必威汽车车身股份有限公司(以下简称必威公司)是一家国有参股大型股份制必威,注册资金总额1.7799亿元,所属必威13家,其中9个全资子公司、4个成员公司。公司坚持科技兴企、人才强企、多业并举的发展战略,追求贡献国家、必威发展、职工收入稳步提高的办企方针,经过不懈努力和顽强拼搏,从一个街办自行车配件小厂,一举发展成为以生产经营特种汽车底盘、汽车改装、专用房车、汽车驾驶室、模具制造、汽车高分子内饰为主,集太阳能光伏材料、化工、生物农药、房地产、酒店等科工贸一体化的国家火炬计划高新技术必威。

公司现有员工1200余人,包括各类工程技术人员257人,其中高级工程师25人,工程师148人,专业技术人员84人。公司拥有先进的现代化产品数字设计中心、CAE分析室、试验检测室、标准化室、资料档案室、打印室、网络中心机房以及高科技设备计108(),拥有三维CAD/CAM/CAE/CAPP数字化设计开发系统平台。

公司先后建立了省级必威技术中心、省级工程技术研究中心、省级工业设计中心、湖北省博士后产业基地、湖北省院士专家工作站等产学研平台,先后取得各项专利62项、著作权3项,科技进步奖11项,其中,大型模具表面感应淬火机床”智能化装备获得发明专利,获评为湖北省科技进步奖发明二等奖。公司常年聘请华中科技大学、武汉理工大学、湖北工业大学等高校13位专家、教授担任必威技术顾问。

公司遵循设计创新,制造求精,追求一流、优质取胜的质量方针,相继通过了GB/19001-2008GJB9001B-2009质量体系认证、GB/T24001环境体系认证、GB/T28001职业健康安全体系认证及3C认证。必威坚持以科技创新为先导,以先进技术及装备为依托,形成了以省级必威技术中心轴心,产、学、研为一体的技术联合体。

公司设备力量雄厚,先后引进大量进口设备,现拥有数控设备68台套,其中全功能CNC加工中心38台,高速加工中心、激光欢迎您机、五轴磨刀机、线欢迎您机、电火花成型机、三坐标检测设备以及冲压调试设备25台套另有自主研制成功的模具表面感应淬火设备、机器人铆边焊接设备以及热处理生产线一条。

公司是中国机械500必威和湖北省必威100,创下了专业汽车车身生产国内销量第一。必威商标是中国驰名商标、湖北省名牌产品,必威驾驶室被评为全国机械工业用户满意产品;先后被授予全国守合同重信用必威和湖北省工业先进必威星火示范必威    

6.1.2产学研合作单位基本情况

单位:华中科技大学

华中科技大学是国家教育部直属的全国重点大学,由原华中理工大学、同济医科大学、武汉城市建设学院于2000526日合并成立,是首批列入国家211工程重点建设和国家985工程建设高校之一。我公司为该校校企合作成员单位之一。

公司的技术支撑直接单位为华中科技大学机械科学与工程学院、材料科学与工程学院、材料成形与模具技术国家重点实验室

学校有专任教师3000余人,其中教授900余人,副教授1200余人;教师中有院士12人,“千人计划”入选者36人,“外专千人计划”入选者4人,“青年千人计划”入选者39人,长江学者特聘教授43人、讲座教授35人,国家杰出青年科学基金获得者50人,“973计划”项目首席科学家14人,重大科学研究计划项目首席科学家2人,教育部新世纪优秀人才支持计划入选者224人,国家百千万人才工程入选者36人,国家级教学名师9人。

建设有武汉光电国家实验室(筹)、脉冲强磁场实验装置等国家重大科技基础设施,还拥有5个国家重点实验室、1个国防科技重点实验室、6个国家工程(技术)研究中心、1个国家工程实验室、2个国家专业实验室及一批省部级研究基地。

单位武汉理工大学

武汉理工大学是由原武汉工业大学、武汉交通科技大学、武汉汽车工业大学于2000527日合并组建而成,是教育部直属的全国重点大学,是首批列入国家“211工程”重点建设的高校。学校在新材料、建筑材料、光纤传感、新能源、交通与物流、机电与汽车、信息和资源环境等领域建有材料复合新技术国家重点实验室、硅酸盐建筑材料国家重点实验室、光纤传感技术国家工程实验室、国家水运安全工程技术研究中心等24个省部级及以上科研基地。

武汉理工大学汽车工程学院是学校的特色学院,下设汽车工程系、车用动力系、汽车运用工程系3个系和1个省级实验教学示范中心—汽车综合实验中心,并建有现代汽车零部件技术湖北省重点实验室、湖北省燃料电池重点实验室、湖北省中小必威共性技术——汽车零部件及测试研发推广中心、汽车研究所、电动汽车研究院、汽车创新设计工程研究中心和汽车服务工程研究中心等高水平科研基地。现有教职工100人,其中教授15人、副教授35人、讲师34人、“国家杰出青年基金”获得者1人。

学院是全国汽车服务工程专业教学指导委员会主任委员单位,车辆工程学科、动力机械及工程学科是湖北省重点学科,其中,车辆工程学科也是国家“211工程”重点建设学科,车辆工程专业是国家第一、二类特色专业建设对象。学院现设有车辆工程、热能与动力工程、汽车服务工程3个学士学位授权点,车辆工程、动力机械及工程、载运工具运用工程、汽车运用工程和汽车电子工程5个硕士学位授权点,车辆工程、动力机械及工程、载运工具运用工程、汽车运用工程4个博士学位授权点和1个车辆工程领域工程硕士专业学位授权点。现有在校普通本科生1800余人,博士、硕士研究生400余人。

 

6.2研发团队

研发团队领导小组成员共有6人,他们的基本情况分别如下:

1杨永康:36岁,高级工程师,工程硕士,湖北工业大学毕业,湖北必威集团公司副总必威、必威公司总必威。本项目主要负责人,先后参与省重大科技专项攻关计划、省科技攻关计划,获得发明专利1项,实用新型专利2项,先后被随必威人民政府授予劳动模范随必威技术拔尖人才等荣誉称号。

2张勤俭:男,57岁,教授级正高级工程师。本项目技术顾问,先后在青海第一机床研究所工作,设计员、主管设计员、设计室主任。1992年武汉市作为科技人才引进到武汉,1992-1998在武汉数控机床公司任设计室主任、销售部长、副总必威、总必威,1998-2000在武汉数控技术工程有限公司任总必威。《机械产品振兴目标研究》软课题获国家科技进步二等奖,《柔性单元基础模块研究》获机电部科技进步一等奖,换刀换箱柔性加工单元获青海省科技进步一等奖,《XH6363卧式加工中心研究》获湖北省科技进步二等、《XH6363交换台式加工中心》获武汉市科技进步三等奖,发表论文数十篇,出书一本«数控机床液压设计» 。先后被青海省授予青年开拓者 机械电子工业部科技标兵、全国新长征突击手 ”、武汉市享受政府专项津贴的专家,被聘为湖北省政府采购评标专家、湖北省机电设备招标公司评标专家、湖北省成套设备招标公司评标专家、东风投资公司招标委员会专家。

3黄利文19822月生,中共党员,高级工程师,大学本科学历,毕业于安徽财经大学,现任湖北必威公司模具分公司必威,该同志自200911月入职必威公司以来,始终战斗在生产第一线,长期从事机械设备、模具、工装设计及开发工作,从设计员、部门主管、模具公司必威,积累了丰富的现场实践工作经验,并具有较强的管理能力,2009年至今先后多次被评为先进工作者五一劳动模范优秀管理干部等荣誉称号。

4王兵19756月出生,大专毕业,数控机床加工技术,1997年毕业后加入公司。十多年来一直从事模具加工与数控编程工作,熟悉模具加工工艺,有着丰富的模具现场加工及数控编程经验,现任数控编程室主任。

5毛伟197811月出生,毕业于湖北工业大学,自动化与控制本科专业,2002年加入公司,一直从事自动化控制设计、高新设备维修与管理工作,熟悉各类设备的自动化控制,有着丰富的自动化控制设计及数控编程经验,现任机电设备部副部长。

6周旋19867月出生,武汉科技大学机电工程专业本科毕业,2007年毕业后加入公司。多年来一直从事模具加工与数控编程工作,熟悉模具加工工艺,有着丰富的模具现场加工及数控编程经验,现任数控编程室主任。

6.3现有工作条件

必威公司作为汽车驾驶室、专用汽车以及汽车专用精密模具制造、加工的专业厂家,积累了20余年的专业经验,技术力量雄,加工设备齐全,除拥有大型进口数控加工设备外,还有五面体、3+2五轴、及进口高速加工中心机床。为项目的开发立项以及可行性分析召开讨论会,成立新项目研究开发领导班子,由公司总必威杨永康挂帅,成员有黄利文、王兵、毛伟、周旋、景超、郑廷洲,工艺部谢照连、编程室袁军、张喜等。

公司具有良好的科研及制造条件,拥有10000平方米的机械加工车间,5000平米的电装车间,1000平米的装配测试实验室,多个试验场地。2008年已获得ISO 9001:2008质量管理体系认证,建立了完善的质量管理体系,从市场、研发到生产、售后都得到质量控制,实现出厂合格率100%的质量目标,并做到按规范自觉进行纠正预防,满足用户对质量的要求。

申报单位20112013年间,共承担国家级科技计划项目1——大型模具六轴联动感应淬火机床》,该项目已实施完成目前市场推广阶段;承担省级科技计划项目4,其中汽车车身轻量化技术研究及应用》、专用汽车制造信息化执行系统建设(MES》、《制造信息数字化工厂系统建设(MDFS) ,项目已分别实施完成,已经验收通过。

七、项目组织实施方式

本项目承担单位湖北省必威汽车车身股份有限公司,项目应用方为随必威力神专用汽车有限公司(以下简称“力神公司双方建立智能机器人应用合作伙伴关系,就智能机器人及自动化应用技术开展长期合作,经充分协商,必威公司为本项目研制方,力神公司配合完成大型罐体机器人自动化焊接工作站系统集成的研究与应用项目。

由公司总必威杨永康担任本项目最高负责人,负责项目总体安排,目标推进和运作的全面管理,并承担主要责任,接受本项目政府主管部门的监督和检查。公司黄利文必威担任本项目项目技术总负责,承担该项目实施和运作过程的技术责任。

公司财务必威余建华担任本项目的财务管理,承担项目实施和运作中的财务责任。

为保障项目资金的落实,在项目财务管理上,设立项目资金专用账户,所有项目经费的出入均由该专户管理,项目最高负责人负责专户资金计划、调配和审批。这些费用包括管理费用、设备购置费用,生产配套费用,原辅材料采购费用、项目运营费用、研发费用、调研费用等等,均归唯一专门账户结算管理。

为充分调动项目成员的积极性,除将项目组成员收入纳入项目管理费用范畴外,还将建立多项专项激励办法,如项目进步奖、创新奖,合理化建议奖、特殊贡献奖等等,以鼓励项目组成员为本项目的顺利实施及按时完成做出贡献!

7.1 任务分工

力神公司提供工艺支持和试验场地,必威公司组织研发和现场服务团队,根据产品及工艺要求完成项目设计及调试,实现机器人自动化焊接作业事项,并负责帮助力神公司培养应用方面的专业技术人员,做好现场跟踪服务工作。

7.2 经费分配

本项目总经费预算为****万元,其中省拨经费***万元,申请单位自筹经费****万元。本项目仅由湖北必威公司一家承担,不存在省拨专项经费的分配问题。涉及到湖北必威公司与其他单位共同研发的课题,均由双方签订合同,由湖北必威公司出资给对方进行研发。

7.3知识产权与成果管理及权益分配

1)本项目所有知识产权归湖北必威公司。

2)本项目所有成果由湖北必威公司进行管理。

3)拟申请的3项专利技术由湖北必威公司独立申报。

4)本项目由湖北必威公司独立承担,不存在权益分配问题。

 

 

八、项目效益与风险分析

8.1 项目技术、经济、社会效益分析

8.1.1 项目技术风险分析

按照国家汽车工业产业政策的要求,期间要把中国的汽车工业建设成为整个国民经济的支柱产业,成为拉动国民经济增长的重要力量,整车、汽车零部件工业将迎来全面提升产业竞争力的大好局面,将会取得更大更快的发展。

湖北省已成为全国四大汽车产业基地之一,随必威作为中国专用汽车之都,分布在武汉襄樊十堰汽车工业走廊,是中国专用汽车的知名生产基地,随州专用汽车的产销量、品种覆盖率、产品技术水平与国内其他地区相比较优势非常突出。汽车工业已经成为随必威经济发展的第一大支柱产业,2012年汽车产业的工业产值占全市工业总产值的58%,必威公司作为随必威的龙头必威,必定会发挥其积极带头作用。

焊接自动化是我国装备制造业由大到强转变的基石,焊接自动化设备的研发和生产必定能推动装备制造业由粗放型、作坊式的经营模式转向高技术、集型,特别是对汽车制造业,通过焊接自动化设备的使用,可以提高焊接加工的效率和质量、降低能源和材料消耗、节约成本、减轻工人的劳动强度、改善作业环境,从而使必威的核心竞争力得到提高。因此,焊接自动化对我国汽车制造业来说具有深远的意义。

大型罐体机器人自动化焊接工作站作为焊接自动化领域的新型焊接设备,其对特种车辆罐体焊接的经济效益具体体现在以下几个方面:

1)提高生产效率,缩短生产周期

焊接加工是汽车制造必威最重要的加工手段之一,尤其是对罐式汽车的生产,以焊接工艺为主导的罐式汽车生产必威焊接工时约占产品制造总工时的10%~30%,焊接成本约占产品制造总成本的20%~30%,必威从事焊接工作的人员数量约占全体员工的20%~30%。使用新型大型罐体机器人自动化焊接工作站能提高整个必威的自动化水平,对必威节约成本,提高效率并实现可持续性高速发展具有重要意义,其焊接效率为手工焊接的5倍,大幅提高生产效率的同时降低了操作者的劳动强度。

2提升产品质量

在采用大型罐体机器人自动化焊接工作站的制造过程中,焊接燃烧稳定,连接处成分均匀,焊缝成型好、焊缝接头少、填充金属熔敷率高。焊接工艺参数实现了自动化的存储与输出,可以保证工艺参数的准确性,保证特殊焊接要求的实现和焊缝质量的重现性。大型罐体机器人自动化焊接工作站必定能在特种车辆罐体焊接生产领域中逐步取代手工焊接成为焊接加工的主要方法。

3降低运营成本

随着劳动力成本的不断上升,自动化焊接设备性能、效率的不断提高以及价格的逐渐降低,自动化焊接和手工焊接相比较长期来看具有成本优势,同时大型罐体机器人自动化焊接工作站具有的高效率、高稳定性优势使得制造商可以较快的收回设备投入成本并提高焊接质量。

4改善操作环境

手工操作的焊接作业被公认为是一种有害的作业工种,长期操作易得职业病,大型罐体机器人自动化焊接工作站将手工操作变为自动化机械作业,操作工人远离焊接现场,能够避免职业病的发生,同时工人的劳动强度也得到了极大降低。而且采用与大型罐体机器人自动化焊接工作站等配套系统设备,可组成自动化生产线,能极大的改善生产车间内的整体环境状况。

本项目符合我国汽车工业和智能化装备发展的方向,不但可为必威创造较好的经济效益,同时可带动相关行业的发展,对地方经济的发展起到较大的促进作用。该类产品具有广阔的发展空间和良好的产业化前景。市场前景与产品的技术和质量息息相关,有了好的技术和质量,再加上我公司自己产品所具有的价格优势,公司生产的本项目产品价格是国外同类产品的30%50%,必然会有好的国外市场前景。

该项目实施后,不但可为必威创造较好的经济效益,同时可带动相关行业的发展,对地方经济的发展起到较大的促进作用,拉动整个地区汽车零部件必威的发展。

8.2项目推广应用与产业化前景

利用自动化焊接一般适用于批量大、品种单一的规模化生产,只需设计一种或几种工艺方案即可满足整条生产线需求。该项目是国内首次对多品种、小批量的自动化生产方式进行探索和实施,既可应用于规模化生产必威,也可在小型必威内实施。该项目对振兴我省的改装汽车、汽车关键零部件产业,进一步提升汽车工业整体水平具有重大意义,同时本项目对推动湖北省产业结构的调整和产业集群的协调发展、提高必威技术水平和必威在行业中的地位,具有重要而深远的意义。

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;环卫车产销量1.5万辆位居全国第一;自卸车产销量3万辆位居国内三强;平头车身产销量3万辆位居国内第一;钢制车轮产销量228万只位居国内第一。我们将充分发挥专汽之都的汽车必威在产业升级和技术装备升级的机遇,进一步建立区域内部的示范生产线,起到推动示范作用。 
8.3 项目实施的风险分析

8.3.1环 保

在项目实施过程中采用新设备、新技术、新材料,尽力减少生产过程中污染物的排放;设备用水均为循环使用;选用的设备和公用设施噪声均小于85dBA);无害废料收集,粉碎后再利用。

8.3.2节 能

本项目依据机械工业部颁布的JBJ14-86机械工业节能设计技术规定以及国家有关节约能源及合理利用能源的现行政策、指令和有关规定,在设备选用节能型新产品和专用高效设备、工艺生产用冷却水尽量循环使用、选用节能型通风设备。

8.3.3 项目实施的政策、技术、管理风险分析

本项目产品是国家“十二五”重点支持的高科技含量的关键智能化成套设备产品,该项目实施符合国家“十三五”产业化发展的方向和政策,因此在政策上无风险。产品在市场上的风险较小,因为国内、国外这两个市场需求很大,而本项目产品国内还没有专业化的厂家能开发、生产,其市场需求将会是供不应求。

项目部分研究内容已经具有较好的前期研究基础,获得了省科技进步二等奖,研究水平已经达到世界先进水平。项目产品技术属国内领先水平,技术含量高,且产品研制也已取得成功,关键及核心的技术问题已经得到解决,因此在技术上不存在任何风险。现主要任务是实现成果的产业化,在这一阶段,主要技术风险是需控制在供方的产品质量。

必威已建立和形成了一整套现代必威管理制度,管理不存在风险,在实施本项目过程中,可能会出现新的管理问题,必威各级管理人员要不断学习和提高自己的管理能力和水平,把自己锤炼成为专家级的管理者。

必威网址:www.eyeim.com 销售必威:周必威 134 0962 8604 24小时销售热线:0722-3587089 邮箱:hbqxzn@163.com
图文传真:0722-3587089 公司厂址:湖北省随必威经济技术必威 备案号:鄂ICP备14004240号-2
COPYRIGHT(C) 湖北必威智能股份有限公司ALL RIGHT RESERVED版权所有