铝合金轨道客车焊缝磨抛机器人关键技术研究

发布时间：2017-04-11 14:03

  本文关键词：铝合金轨道客车焊缝磨抛机器人关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：轨道交通运输具有运载量大、运行成本低、节能环保等优势。在短短不到十年的时间里,我国轨道交通发展已进入黄金时期,全球最大的高铁网络已在我国建成。中国高铁这一名片正逐渐得到海外的认可,放眼全球,大量的轨道交通建设订单源源不断地与我国签署。现行的轨道车辆中,铝合金车身的轨道列车受到各国的青睐,为了提高列车时速,铝合金扮演着减重、增强的双重角色,铝合金已成为制造高速列车车体的首选材料。焊接工艺是轨道车辆生产制造中的重点技术,车身顶棚、侧墙、底板无不由大型结构件焊接而成。列车高速运行时,多种交变载荷随之产生,车体的各连接部位在这些交变载荷作用下很容易产生疲劳失效,进而降低了车体寿命,提高各焊接件的焊接质量能够有效提高车体的疲劳寿命。将焊缝余高磨平或将焊趾处磨抛成圆弧过度,既消除了应力集中,又提高了连接强度,还能为后序涂装工艺提供良好的表面平整度和表面质量。铝合金轨道客车车厢MIG焊接长直焊缝磨抛后处理过程中,存在手工磨抛劳动强度大,效率低,加工质量随机性大,焊缝疲劳寿命低等难题,本文旨在开发一套能够完成焊缝形状检测及跟踪的自主磨抛机器人系统。重点攻破了机器人行走时——吸盘漏气,吸盘卷褶、气管缠绕,真空系统压力波动和机器人偏航等技术问题。本文主要研究内容包括:(1)提出机器人本体设计方案。针对机器人多吸盘交替工作时与地面干涉的问题,设计吸盘提升模块,并对该模块进行动力学仿真,对承受较大弯矩的轨迹滚轮轴进行相应的静力学分析计算,在机器人不发生干涉的前提下,提高关键零部件的强度和刚度。(2)设计多吸盘交替吸附式气路旋转分配机构,在保证气密性的前提下实现真空气路的分配工作,防止真空管路相互缠绕。(3)分别从理论与实验两方面分析讨论了真空系统的压力波动问题。在吸盘内加装了常闭式二位二通机械阀。通过实验分别测量吸盘结构优化前后的压力动态响应曲线,保证系统压力在较小的范围内波动,使机器人能够平稳连续地在吸附面上移动。(4)为了保证机器人X方向的移动精度,进行行走直线度测量实验。为了保证焊缝磨抛处理的定位精度,使用图像处理的方法对磨抛头的定位精度进行测量。进行了铝合金焊缝自主磨抛实验,获得了满足后续工艺要求的加工表面,验证了机器人结构设计的合理性,获得的实验数据为今后磨抛加工工艺规划提供了有力的支撑。
【关键词】：负压移动机器人 铝合金焊缝磨抛 气路分配 吸盘提升
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U270.6;TP242
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 研究背景、目的及意义10-11
• 1.2 焊缝磨抛机器人概况11-14
• 1.3 铝合金车体焊缝磨抛现状14-16
• 1.4 真空吸附爬壁机器人概况16-20
• 1.5 本文主要研究内容20-22
• 第2章 铝合金焊缝磨抛机器人开发22-36
• 2.1 机器人本体总体方案规划22-24
• 2.2 交替吸附式吸盘模块设计24-31
• 2.3 多吸盘旋转气路分配机构设计31-34
• 2.4 机器人作业功能实现34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 机器人及关键零部件仿真分析与优化36-60
• 3.1 机器人稳定性分析36-38
• 3.2 吸盘提升模块分析38-47
• 3.2.1 吸盘提升模块动力学分析38-44
• 3.2.2 轨迹滚轮轴的静力学分析44-47
• 3.3 真空系统内压波动分析及优化47-58
• 3.3.1 吸盘内压波动理论分析47-48
• 3.3.2 吸盘结构优化48-51
• 3.3.3 压力动态响应曲线的检测51-58
• 3.4 本章小结58-60
• 第4章 机器人控制精度及焊缝磨抛实验研究60-74
• 4.1 机器人行走直线度实验60-62
• 4.2 机器人定位精度实验62-70
• 4.3 磨抛工艺规划及焊缝磨抛实验70-72
• 4.4 本章小结72-74
• 第5章 结论与展望74-76
• 参考文献76-81
• 作者简介81-82
• 致谢82

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