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1、目录摘要1Abstract21 绪论31.1 机器人滚边技术研究的背景及意义31.2 机器人滚边技术的发展现状与趋势52 机器人滚边工艺研究82.1 门盖产品总成结构82.2 包边类型112.3 包边工艺过程122.4 传统包边工艺142.4.1 手工包边工艺及设备142.4.2 压力机模具压合包边工艺及设备142.4.3 门盖专用包边机152.5 机器人滚边工艺163 机器人滚边系统173.1 滚边工具系统173.2 滚边夹具系统213.3 滚边胎膜设计233.4 滚边回转台253.4.1 电机选型计算253.4.2 轴承使用寿命计算273.5 滚边机器人及其控制系统284 基于DELMIA
2、的机器人柔性滚边系统仿真验证304.1 机器人仿真技术概述304.2 国内外机器人仿真研究314.3 DELMIA介绍324.4 DELMIA仿真步骤334.4.1 创建滚边工作站334.4.2 创建TCP344.4.3 设置Tag354.4.4 夹具和转台运动建模364.4.5 连续运动仿真36结论38谢辞39参考文献39汽车车门自动包边机系统设计摘要：包边是指把经过翻边的板料折叠到180，它可以提高零件的外观，保证外表面光整平滑，没有压痕、凹陷、凸包等缺陷，同时增加整体强度和刚性。包边机器人能够针对不同工件对工作程序做出相应改变来适应工件的不同特征，面对不同的加工零件时都可以顺利地沿着工件
3、的轮廓进行运动来进行滚压包边运动，相比其现有的包边设备，包边机器人具有很高的柔性化程度。本文结合门盖总成结构，概述传统包边工艺，研究机器人柔性滚边工艺。利用CATIA设计出机器人柔性滚边系统，并介绍滚边系统的各个组成部分，通过DELMIA仿真软件对机器人滚边工艺方案进行设计和验证。关键词：包边 机器人 仿真 Abstract: Hemming refers to folding the flange over 180 , which can make the appearance of the parts smooth without any indentation, sag or conve
4、x hull, and increase the strength and rigidity of parts. Hemming robot can change the operation procedures for the different parts and hemming successfully along the outline of machining parts. Compared with the existing other hemming equipment, hemming robot is highly flexible. This paper presented
5、 the traditional hemming process and gave a research of the robotic flexible hemming process combining with the door closure assembly. By CATIA, we designed the robotic flexible hemming process and introduced the different components. Moreover, the plan would be designed and verified through DELMIA
6、simulation software.Keywords: Hemming Robot Simulation1 绪论汽车工业可促进一个国家的工业化进程，促进产业结构升级。世界发达国家都把汽车工业作为重要的战略性产业发展，都是国民经济的重要组成部分。汽车工业水平是一个国家现代化水平的重要标志。中国汽车工业是中国经济的重要产业，体现了中国工业化水平、经济实力和科技创新能力。纵观汽车工业发展百余年，人们对汽车的要求已从实用性、可靠性提高到对舒适性、美观性、安全性、实用经济性等方面的要求，从而对汽车车身也提出了许多新的要求，特别是外覆的门盖类件的表面质量。汽车左右前车门、后车门，发动机盖和行李箱盖(后
7、背门)，即称四门两盖，是汽车车身总成的重要组成部分，因在车身制造中所具有的普遍性和工艺上的特殊性而被人们越来越重视。汽车四门两盖是汽车车身的外表开启件，装配后要与周围零件保持圆滑过渡和均匀的装配间隙，以达到良好的互换性。因此，要求门、盖外表面光滑平整，没有压痕、凹陷、凸包、折边翘曲等缺陷，且要保证工件整体尺寸精确、稳定。由于门盖在整个车身制造中所占有的比例及其所具有功能的特殊性，故对门盖生产工艺及设备和工装的要求很高。当今国际汽车制造业间的竞争日益激励，汽车开发周期不断缩短，新车型不断涌现，柔性与可重构车身生产线技术是针对当今制造业小批量多品种而发展的一种新生产模式，是缩短汽车开发周期、提高产
8、品竞争力的关键之一。包边机器人能够针对不同工件对工作程序做出相应改变来适应工件的不同特征，面对不同的加工零件都可以顺利地沿着工件的轮廓进行运动来进行滚压包边，相比现有的包边设备，包边机器人具有很高的柔性化程度。1.1 机器人滚边技术研究的背景及意义中国汽车工业规模在迅速增长，中国汽车工业协会发布的统计数据显示，2010年中国汽车产销分别为182647万辆和180619万辆，同比分别增长3244和3237。其中乘用车产销分别为138971万辆和137578万辆，同比分别增长3383和3317；商用车产销分别为43676万辆和43041万辆，同比分别增长2819和2990。而美国2010年全年汽车
9、销量为1150万辆，比中国汽车销量少了650多万辆。由此可见中国汽车产销量超过美国位居世界第一。汽车工业是基础工业部门，是国家经济独立和综合国力的核心标志，提高汽车工业的自主创新能力对加快工业化、提高国家工业的国际竞争力具有战略意义。中国加入世界贸易组织以后，汽车工业的自主创新也取得了令人瞩目的成绩。2006年自主品牌乘用车市场占有率由五年前的不足5%提升到近30%。自主创新带来的是民族汽车工业的显著成长，典型企业更是取得了骄人的发展。其中汽车自主品牌是进行自主创新的载体，但目前中国大多数汽车自主品牌规模小、技术含量不高、缺乏国际竞争力。中国汽车工业如果没有自主品牌做支撑，其在国际产业竞争中的
10、地位就只能处于“低层”，甚至是依附地位。汽车产品失去品牌就失去市场，因此，要成为中国汽车大市场的主导者或有地位的竞争者，就要实施品牌优先战略，扶持自主品牌发展。随着汽车进入家庭比例的大幅度上升，汽车制造业间的竞争日益激烈，为了抢占尽可能大的市场份额，汽车生产企业在提高产量的同时，不断推出新车型来迎合广大消费者对汽车外观、价格等方面的个性化需求。美国近几年做的一个关于消费者偏好的调查显示“在以往的二十年里，绝大多数的消费者偏好的是汽车的款式而不是性能。”每年日本生产的汽车中24.3%的汽车有一个较大款式的变化。快速多变而庞大的市场需求决定了多品种小批量正在成为未来汽车的主要生产方式。生产模式的改
11、变，车身生产线上原来的一些设备就成了降低产品开发成本、缩短开发周期的瓶颈。如何降低混线生产成本，提高生产效率和产品质量，已经成为国内汽车生产厂家亟待解决的共同问题。在汽车工业生产中，传统的门盖线的包边方式主要有压力机模压包边和车门折边机包边，机器人包边是新型的包边技术。(1) 压力机模压包边是将模压包边设备装在大型压机上，一次成形，生产效率高，可达到6090JPM，包边质量和外观均很好。对于不同的产品，模压包边可以通过更换不同模具来包边。但是，压力机模压包边的设备体积大，占地大，难于工艺调整和零件输送自动化。成本高、投资大，单个包边线约260万300万元人民币。(2) 车门折边机是采用油缸驱动
12、杠杆翻转的预包边和包边技术，设备的体积小，布置灵活，可实现零件输送自动化，效率较高，可达5060JPM，但相对来说折边力较小，工件成形质量不是很好，且包边周期长，每台折边机都是专用的，只能生产一种产品，无法实现柔性化生产。成本很低，自行设计的单个包边线约70万人民币。(3) 新型的机器人包边技术，不仅设备的一次性投入小成本低，单个包边线约200万人民币，而且成型美观、柔性化制造、生产率高、作业面积小，最重要的是研发和制造周期短，提高了产品竞争力，适应汽车工业的快速发展，符合汽车制造业中车身柔性化生产线的发展趋势。机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人的使用将变得普遍，品种可变
13、庞大的柔性生产线将全面取代过去品种单一、限定性大的刚性生产线。随着我国制造业的迅猛发展，我国机器人的市场需求不断增加，机器人的销售量持续增长。专家预测，中国机器人到2010年拥有量将达到17300台，到2015年，市场容量将达十几万台（套）。汽车制造、工程机械及电机、电子等行业的企业是中国今后对机器人需求最大的部门，其中所需机器人的品种以弧焊、点焊、喷漆、装配、搬运、冲压、滚边等为主。我国汽车自动化装备的国产化率越来越低，平均占有率不到30%。在乘用车领域，装备的进口依赖度更高，在合资企业中，装备的国产化率一般不超过15%。我们在付出大量产品技术使用费的同时，也付出了巨额外汇购买外国装备和技术
14、。而工业机器人焊装技术严重依赖国外的现象尤为突出，基本都是全套从国外引进。昂贵的进口设备虽然满足了部分汽车企业批量生产的需求。尤其是柔性与质量保证等方面，不利于我国机器人系统自主开发能力的提升，也不利于我国汽车行业的进步。激烈的国际竞争及我国落后的工业机器人制造及应用技术已严重制约了民族汽车工业的发展。1.2 机器人滚边技术的发展现状与趋势国外基于门盖线机器人柔性自动化岛的发展趋势主要是利用系统仿真技术、虚拟制造技术、计算机和信息技术等多种高新技术进行大型自动化生产线的设计开发、控制协调和管理，自动化生产线的在线检测及监控技术以及生产线的模块化和可重构技术也是各大汽车装备集成制造商在大力研究发
15、展的新技术。他们的白车身门盖生产已经普遍采用机器人大型自动化生产线。此外一批具有影响力的、著名的工业机器人公司、自动化公司，如瑞典的ABB Robotics、日本的FANUC、德国的KUKA Robot、EDAG、ThyssenKrupp、意大利COMAU公司等，已经成为其所在地区的支柱性产业，它们的机器人本体制造技术稳定、先进，但其所提供集成技术解决方案才是它们真正的核心竞争力。各机器人系统集成解决方案提供商，在工业机器人系统集成技术领域正向着规范化和系列化发展，如通用、宝马、奔驰等汽车巨头，用于门盖线生产的机器人都已在万台套以上，而且这种方法基本已经成为中高档汽车门盖生产的主流。国内在汽车门盖线生产方面，汽车门盖生产主要是以压力机模压包边和车门折边机两种方式为主。对于模压包边，虽然生产率高，工件质量稳定，类似于冲压工艺但又有区别，但缺点是难以实现柔性化生产、设备维护成本高、作业面积较大。而车门折边机，虽然它的一次性投入最小，但由于折边力相对较小，工件成形质量不是很好，而且每台折边机都是专用的，只能生产一种工件，无法实现柔性化生产。随着改革开放的进行，20世纪80年
