玻璃模具等离子焊接自动生产线外循环及机械手上料装置设计开题报告

 2022-10-27 22:35:44

1. 研究目的与意义

玻璃模具是玻璃制品成型的重要工具,模具质量直接影响其使用寿命、玻璃制品的外观和生产成本[2]。我国模具生产产量位列世界前列,玻璃模具生产及其下游产品制造已成为国内重要产业,模具产业的发展对我国经济的发展起着重要作用。模具产业对工业的发展具有举足轻重的地位,当前我国国民经济健康、快速发展,给模具行业带来快速发展的良机。模具行业的发展有其自身发展规律,目前模具行业发展的总体趋势是高精度、自动化、机器人化以及智能化。我国是一个模具制造大国,随着我国经济的迅猛发展,模具产品的市场需求年平均增长速度超过13%,近年模具的市场需求增速尤为明显。[3][6]

与此同时,玻璃模具作为模具产品中的重要产品之一,其生产过程的高效化、高质化、自动化以及节能环保等问题的解决已经迫在眉睫。然而长期以来,玻璃模具等离子焊接工艺却没得到相应发展,并且自动化水平较低,已严重限制了该行业发展。[6]作为玻璃模具生产关键技术之一的等离子焊接工艺以其独有的特点和优越性在行业中得到广泛应用,然而该焊接工艺却普遍采用传统的手工操作单工位等离子焊机的方法实现,直接导致产品质量一致性无法得到保证且存在生产效率低下、操作人员工作环境恶劣、劳动强度大、高温热害异常严重、能源浪费以及存在安全风险等一系列问题,这一系列问题已经成为等离子焊接工艺发展的瓶颈问题,严重限制了模具行业的发展。[1][7]

基于此,本次毕业设计的课题为研发一套玻璃模具等离子焊自动生产线外循环及自动上料装置,解决具有尺寸较大、半圆柱型轮廓、多品种小批量等复杂性特点的玻璃模具等离子焊接通用性问题,实现复杂尺寸玻璃模具等离子焊接过程中的自动上下料、自动预热、自动运送到焊接平台上、自动退火的功能。该生产线具有高效、高精度、节能环保、无安全隐患的特点。通过实施技术攻关,该研发出的生产线必将有力推动模具行业制造水平的提升,改变国内玻璃模具焊接生产自动化程度低的现状,对提高我国玻璃模具行业的自动化技术水平,具有促进作用。同时高效率、高精度、低能耗、无热害的优势,也将提高我国产品的国际市场竞争能力。故本课题具有重要的工程意义和应用价值。

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2. 课题关键问题和重难点

考虑到玻璃模具本身多品种、小批量的特点,以及高温模具对生产线的影响,有以下问题需要解决:

(1)适用于多品种、小批量工件上料机械手的设计

由于玻璃模具具有多品种、小批量,故而上料机械手需要适用于大小不同的多批次玻璃模具的上料,故而需要设计通用机械手用来满足上料的要求。通用机械手不同于专用机械手,需要适用于不同形状、大小的玻璃模具的上料,因而会在设计中存在一些难点。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

我国是一个模具制造大国,随着我国经济的迅猛发展,模具产品的市场需求年平均增长速度超过13%,近年模具的市场需求增速尤为明显,玻璃模具作为模具产品中的重要产品之一,其生产过程的高效化、高质化、自动化以及节能环保等问题的解决已经迫在眉睫。然而长期以来,我国玻璃模具等离子焊接工艺却发展缓慢,国内对等离子焊接的研究相对要迟一些且大多集中在研究机构,与国外的先进水平相比有较大的差距[1],并且自动化水平较低,市面存在的大都是手工操作的预热焊接设备。[2]

我们国家的等离子焊接设备的现状是,改造设备明显多于专用设备,高智能自动化设在实际的生产和研究远远少于普通设备。在改进玻璃模具材料的工艺上,我国目前也尚未制定玻璃模具材料标准,更没有形成完整的玻璃模具材料系列,这种状况也严重制约了我国玻璃工业的发展。国外的玻璃模具材料主要为耐热铸铁、不锈钢和耐热合金钢[2][3],加工后再经表面强化处理,模具寿命高达4050万次。国内普遍采用灰铸铁,使用寿命一般为(7~12)万次,与国外的差距较大[3]。近年来,我国研制了多种新型玻璃模具材料,模具寿命普遍提高。

欧美等国家对等离子焊接方面的研究工作做得很早现在已经形成大规模的开发研制和生产的基地涌现出了一大批大型跨国公司如美国的Miller公司METCO公司瑞士Casolin公司分别开发了自己的系列产品并且不断的进行改进,METCO公司从最初的3系统发展为10系统到现在的计算机控制的等离子焊接系统可对不同部件编程制订不同的焊接工艺可实时监控和记录等离子焊接的工艺参数并加以闭环控制。日本在等离子焊接的研究方面虽然起步较晚但是它的发展很快现在对等离子焊接的设备技术等的研究非常广泛和深入[1]。

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4. 研究方案

本课题设计的玻璃模具等离子自动生产线流程图如下:

图1.玻璃模具等离子焊自动生产线流程图

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5. 工作计划

第1周完成英文翻译,提交英文翻译给指导老师批阅。

第2周英文翻译经指导老师批阅合格并确认后,上传至毕业设计管理系统,译文封面用标准模板。围绕课题查阅文献资料。

第3周查阅文献资料,实现原理方案论证与细化,撰写开题报告。

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