工业机器人操作与应用（中级） 课件 第7、8章 工业机器人在汽车制造行业中的应用、工业机器人实训

工业机器人操作与应用（中级）工业机器人在汽车制造行业中的应用第七章工业和信息化工业机器人技术技能人才培养工程系列丛书01冲压工艺冲压工艺自动化冲压生产线自动化冲压生产线技术含量高、性能卓越，能够满足高质量、大批量的生产需求，是提高冲压生产技术水平的基本条件，也是提高生产效率、改善劳动条件的前提，它具备以下特点。(1)全自动。自动化冲压生产线的运行方式是全自动的，操作人员只需要将板料放在料堍小车上，设备就可以根据设定好的程序自动生产工件，全程由各个系统控制。(2)全封闭式。自动化冲压生产线采用全封闭式的设计，可以有效避免灰尘等杂物进入设备，保证设备和模具的精度及工件的清洁。同时，全封闭式的设计也能避免人员进入，保证人员安全。1冲压工艺自动化冲压生产线自动化冲压生产线技术含量高、性能卓越，能够满足高质量、大批量的生产需求，是提高冲压生产技术水平的基本条件，也是提高生产效率、改善劳动条件的前提，它具备以下特点。(3)人员少。自动化冲压生产线生产的都是大型冲压件，一般人工冲压生产线的操作人员至少需要20名，而使用自动化冲压生产线进行生产只需要10人，在减少了操作人员的同时大大降低了工入的劳动强度。(4)效率高。自动化冲压生产线的冲程次数可以达到每分钟13次，是人工操作方式的两倍。1冲压工艺工业机器人在自动化冲压生产线中的应用工业机器人在自动化冲压生产线中的主要应用是搬运，其解决了人工上料带来的设备、人身安全隐患和成型质量较差等问题。一般情况下，为了提高生产节拍，各机器人厂商都会生产专用的搬运机器人，为KUKA公司生产的应用于冲压车间的专用KR180PA搬运机器人。2冲压工艺工业机器人在自动化冲压生产线中的应用2冲压工艺工业机器人在自动化冲压生产线中的应用在汽车制造行业的冲压车间中，一般采用工业机器入进行上下料搬运，基于搬运机器人的特性，有的车间采用专用搬运机器人操作，有的车间采用普通机器人操作，专用搬运机器人与普通机器人的区别在于关节轴的数量，专用搬运机器人一般只有Al轴、A2轴、A3轴和A6轴四个轴，不需要太多的姿态变化，运行速度较快。无论采用哪种机器人，都要充分考虑机器人的负载要求。2冲压工艺工业机器人在自动化冲压生产线中的应用202焊装工艺焊装工艺自动化焊装生产线自动化焊装生产线由焊装夹具、上件系统、焊接设备、检测设备、输送系统、工业机器人及电气辅助设备等组成。自动化焊装生产线在结构上可分成地板线和主焊线，地板线主要用于将前底板、后底板、发动机舱焊接拼合成车身下部底板；而主焊线用于将地板线、车身左右侧围、前后顶横梁、顶盖组合成一个完整的白车身。车身拼接完成后，通过在线测量工位完成关键点精度检测，并与车型数模进行比较得出外形尺寸公差，检查质量。然后将车身送至调整线进行外观检查和车门、发动机盖、行李箱盖及其他工件的安装。1焊装工艺自动化焊装生产线至此，汽车焊装工作完成。工业机器人在自动化焊装生产线中的应用如图7-3所示。1焊装工艺工业机器人在自动化焊装生产线中的应用在汽车制造行业中采用工业机器人，不仅可以节约入力、降低成本、提高设备利用率、提高产品的质量与产量，而且可以保障设备和人身安全、改善工作条件、减轻劳动强度、提高工作效率。焊接机器人是在工业机器人基础上发展起来的本体独立、动作自由度多、程序变更灵活、自动化程度高、柔性程度极高的先进焊接设备，具有多功能、重复精度高、焊接质量高、运动速度快、动作稳定可靠等特点。2焊装工艺工业机器人在自动化焊装生产线中的应用从整体与部分功能之间的关系来说，焊装生产线的整体柔性程度由各组成部分的柔性决定，其中焊接设备的柔性是决定焊装生产线柔性程度的关键。是否采用焊接机器人是焊装生产线柔性程度的重要标志之一。工业机器人在自动化焊装生产线中的应用主要有：点焊、弧焊、搬运、涂胶、测量、螺柱焊接等。工业机器人已经成为柔性制造系统、计算机集成制造系统的主要自动化工具。2焊装工艺工业机器人在自动化焊装生产线中的应用1.工业机器人点焊应用工业机器人点焊在汽车制造行业的焊装车间中使用比较普遍，主要用于连接件的组合和拼装，点焊工艺对机器人负载的要求比较严格，在设计时应充分考虑焊钳的质量及机器人焊接位置的可达性。2焊装工艺工业机器人在自动化焊装生产线中的应用1.工业机器人点焊应用随着车身轻量化的发展，现在汽车制造行业中出现了很多替代点焊的连接技术，比如胶连接技术和冷连接技术(Clinch、FLS、HSN等），通过测试，这些连接技术的强度甚至高于点焊。因此这些技术越来越得到广泛的应用，但成本较高。2工业机器人在汽车制造行业中的应用工业机器人在自动化焊装生产线中的应用2.工业机器人弧焊应用工业机器人弧焊（如图7-5所示）在焊装车间使用的次数较少，因为弧焊产生的热量较大，对车身尺寸有较大影响，所以在工艺设计时，要认真分析和考虑焊接时序，尽蜇减少焊接件变形的现象。2工业机器人在汽车制造行业中的应用工业机器人在自动化焊装生产线中的应用3.工业机器人搬运应用工业机器人搬运在焊装车间主要用于分拼件的上件工位和定位工位中。23.工业机器人搬运应用上件工位主要通过机器人携带的抓手进行工件的检测、抓取、放下，然后按照工艺要求配合外围工装进行工件定位、夹紧。工业机器人在汽车制造行业中的应用工业机器人在自动化焊装生产线中的应用3.工业机器人搬运应用定位工位（如轮罩工位、地板工位等）主要通过机器人携带的定位工装进行工件的装配，此时机器人不仅能实现简单的搬运功能，而且能实现工件的定位功能。2工业机器人在汽车制造行业中的应用工业机器人在自动化焊装生产线中的应用3.工业机器人搬运应用2工业机器人在汽车制造行业中的应用工业机器人在自动化焊装生产线中的应用4.工业机器人涂胶应用由于工件的粘接强度高于一般传统的连接方式，因此工业机器人涂胶（如图7-7所示）在焊装车间使用得越来越普遍。工业机器人涂胶一般般有两种连接方式，一种是机器人携带胶枪进行涂胶，另一种是机器人携带工件进行涂胶，这两种方式的选择要根据实际的产品质量要求及工艺设计而定。2工业机器人在汽车制造行业中的应用工业机器人在自动化焊装生产线中的应用4.工业机器人涂胶应用涂胶工艺的要求较高，在调试过程中要充分考虑胶型、胶高、胶宽等工艺参数，尤其在一些边角和涂胶的搭接区，更要考虑机器人的涂胶姿态、速度和出胶蜇之间的关系。2工业机器人在汽车制造行业中的应用工业机器人在自动化焊装生产线中的应用4.工业机器人涂胶应用2工业机器人在汽车制造行业中的应用工业机器人在自动化焊装生产线中的应用5.工业机器人测量应用工业机器人测量主要用于检测车身尺寸与车型数模中尺寸的误差，通过一些基准孔的在线检测数据判断车身尺寸是否合格。测最数据是基于车身坐标系而言的。2工业机器人在汽车制造行业中的应用工业机器人在自动化焊装生产线中的应用5.工业机器人测量应用2工业机器人在汽车制造行业中的应用工业机器人在自动化焊装生产线中的应用6.工业机器人螺柱焊接应用工业机器人螺柱焊接是焊装车间中的一种种重要的焊接方式，主要为总装工位的一些覆盖件、仪器仪表盘确定连接位置点，因此焊接质晕至关重要。螺柱焊接可在瞬间完成，焊接效率较高，适用于多种金屈材料（如铝，钢等），同时热影响区小，焊接母材变形小。2工业机器人在汽车制造行业中的应用工业机器人在自动化焊装生产线中的应用6.工业机器人螺柱焊接应用螺柱焊接主要包括四个过程：接触、引弧、拉弧、熔合凝固。2工业机器人在汽车制造行业中的应用工业机器人在自动化焊装生产线中的应用6.工业机器人螺柱焊接应用203涂装工艺涂装工艺涂装是汽车制造过程中个非常重要的工艺，它能有效防止工件受到外界环境侵蚀，提高工件寿命，美化工件外观。以往，涂装工艺主要靠人工操作完成，涂装的质量受工人技术的熟练程度、心情等因素的影响很大。涂装工艺同时，涂装过程中挥发出来的有毒气体对工人的身体健康影响很大。因此实现涂装工艺自动化，具有巨大的社会与经济效益。喷涂机器人就是种典型的涂装自动化装备，使用喷涂机器人进行喷涂作业的优点是工件涂层均匀、重复精度高、工作效率高，能使工人从恶劣的工作环境中解放出来。国际上将喷涂机器人应用到汽车涂装领域已有20多年了。涂装工艺自动化涂装生产线自动化涂装生产线一般由前处理设备、电泳设备、烘干设备、水性底色漆闪干室、车底喷涂设备、车身喷涂设备、输送系统、喷涂机器人及电气辅助设备等组成。1涂装工艺自动化涂装生产线自动化涂装生产线示意图如图7-11所示。1涂装工艺工业机器人在自动化涂装生产线中的应用喷涂机器人是可进行自动喷漆或喷涂其他材料的工业机器人。喷涂机器人主要由机器人本体、机器人控制系统等组成，液压驱动的喷涂机器人还包括液压油源，如油泵、油箱和电机等。2涂装工艺工业机器人在自动化涂装生产线中的应用喷涂机器人多采用5或6个自由度的关节式结构，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部般有2~3个自由度，可灵活运动。较先进的喷涂机器人的腕部为柔性腕部，既可向各个方向弯曲，又可转动，其动作类似人的手腕，能方便地通过较小的孔伸入工件内部，喷涂其内表面。喷涂机器人以前大多采用液压驱动，具有动作速度快、防爆性能好等特点；2涂装工艺工业机器人在自动化涂装生产线中的应用现在般采用电机驱动，各种机械部件和电气元件都位于密封的空间里，空间内充满高压空气，以达到防爆、防尘的作用。喷涂机器人可以通过示教器来实现程序编写，广泛用于汽车、仪表、电器、捷瓷等工艺生产部门。2涂装工艺工业机器人在自动化涂装生产线中的应用喷涂机器人的主要优点如下。·柔性大。·工作范围大。·能够提高喷涂质量和材料使用率。·易于操作和维护。·可离线编程，大大缩短现场调试时间。·设备利用率高，可达90%~95%。204总装工艺总装工艺自动化总装生产线1自动化总装生产线自动化总装生产线是汽车制造过程中的重要组成部分，也是提高劳动生产率、降低成本、提高整车各种性能指标的关键，目前总装生产线的形式各样，不同车型的总装生产线的形式也不同，即使同种车型，其总装生产线也不尽相同。1总装工艺自动化总装生产线1自动化总装生产线自动化总装生产线总体上包括两种输送机械（地面板式输送机械、空中悬挂式输送机械）、工业机器人、电气控制系统及其他辅助设备等。1总装工艺工业机器人在自动化总装生产线中的应用工业机器人在自动化总装生产线中的应用包括发动机装配、座椅安装、风挡玻璃涂胶、传送前后轴等，如图7-13所示。2感谢观看，再见！工业机器人操作与应用（中级）工业和信息化工业机器人技术技能人才培养工程系列丛书工业机器人操作与应用（中级）工业机器人实训第八章工业和信息化工业机器人技术技能人才培养工程系列丛书工业机器人实训随着汽车工业的快速发展和工业机器人在汽车制造行业中的广泛应用，培养工业机器人技术技能人才、提高员工素质，成为汽车制造企业长远发展的基础。本章简单介绍工业机器人技术技能人才培养基本的实训流程，给出工业机器人基础和中、高级实训模块，最终实现实训人员技能水平从初级到高级的提升，各大院校、企业可根据自身情况制订相关实训课程体系。01工业机器入基础实训模块工业机器入基础实训模块工业机器入基础实训模块着重从基础知识入手，使每位实训人员基本了解机器人的运行方式、坐标系的建立、简单轨迹的编辑，培养实训人员对工业机器人的感性认识。通过实际操作和练习，提高实训人员的动手能力及对空间位置关系的理解能力。工业机器入基础实训模块实训对象与目的实训对象机器人操作人员、机器人维护人员、机器人工程师。1实训目的基本掌握工业机器人的操作及简单程序的编写，能够根据空间位置关系建立相应的机器人坐标系并进行修改。工业机器入基础实训模块实训内容与教具内容根据实训教具的形状编写机器人程序，建立机器人空间运行的直线、关节和圆弧运行轨迹。2教具实训教具包括KUKA工业机器人、实训台、外部控制单元、气控单元、安全单元等。工业机器入基础实训模块实训教具实训环境如图8-1所示。3工业机器入基础实训模块实训工艺流程1.工艺流程概述机器人在HOME点或安全位置启动，以关节插补方式运动到接近实训台的安全点和直线运动的起始点，然后以直线插补方式运行直线轨迹，以圆弧插补方式运行圆弧和曲线轨迹，最终机器人以直线插补方式回到直线运动的起始点，以关节插补方式回到HOME点，完成作业。4工业机器入基础实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤1:机器人HOME点启动，如图8-2所示。4工业机器入基础实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤2:机器人运动到接近直线运动起始点的位置，如图8-3所示。4工业机器入基础实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤3:机器人运动到作业起始点，如图8-4所示。4工业机器入基础实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤4:机器人做直线运动，如图8-5所示。4工业机器人实训实训工艺流程2.实际操作步骤步骤5:机器人圆弧运动开始，如图8-6所示。4工业机器人实训实训工艺流程2.实际操作步骤步骤6:机器人圆弧运动结束，如图8-7所示。4工业机器入基础实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤7:机器入做直线运动，如图8-8所示。4工业机器入基础实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤8:机器人做圆弧运动，如图8-9所示。4工业机器入基础实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤9:机器人所有圆弧运动结束，如图8-10所示。4工业机器入基础实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤10:机器人做直线运动，如图8-11所示。4工业机器入基础实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤10:机器人做直线运动，如图8-11所示。4工业机器入基础实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤11:机器人所有直线运动结束并与起始点重合，如图8-12所示。4工业机器入基础实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤12:机器人回到安全位置，如图8-13所示。4工业机器入基础实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤13:机器人回到HOME点，作业完成，如图8-14所示。4工业机器入基础实训模块考核方式理论考试：机器人基本理论。实操考试：按照教师指定的工艺流程编写机器人程序。502工业机器人中、高级实训模块工业机器人中、高级实训模块工业机器人中、高级实训模块着虚提高实训人员的机器人应用能力，使实训人员掌握机器人与外围设备之间的I/0通信，并按照工艺要求完成指定的工艺流程。同时培养实训人员对小型工作站及自动化生产线的设计思维，并通过实际的操作练习提高实训人员的动手能力。工业机器人中、高级实训模块实训对象目的与内容对象机器人工程师、机器人高级维修人员、机器人工艺设计人员。1目的通过对小型工作站的设计，掌握机器人与外围设备之间的控制逻辑关系，提高机器人应用水平。内容设计焊接机器人与搬运机器人之间的动作配合，完成小型工作站控制逻辑，实现工件的焊接与传输。工业机器人中、高级实训模块实训教具实训教具包括KUKA弧焊机器人、KUKA搬运机器人、工作台、焊接工件、PLC系统(S7-300/400)、操作盒、传送装置，安全光栅及安全系统根据现场需求而定，实训环境如图8-15所示。2工业机器人中、高级实训模块实训工艺流程1.工艺流程概述工艺流程如下。·操作人员人工上件。·检查机器人HOME点位置。·按下操作盒按钮启动工作站。·弧焊机器人进行工件焊接，焊接完成后回到HOME点。·搬运机器人把焊接完成的工件搬运到传送装置上，搬运完成后回到HOME点。·传送装置把工件运送到人工下件位置。·操作人员人工下件。3工业机器人中、高级实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤1：弧焊机器人启动焊接程序，如图8-16所示。3工业机器人中、高级实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤2：弧焊机器人运行焊接程序，如图8-17所示。3工业机器人中、高级实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤3：焊接完成后，搬运机器人运行搬运程序，如图8-18所示。3工业机器人中、高级实训模块实训工艺流程2.实际操作步骤步骤4：搬运机器人开始搬运工件，如图8