基于力控制技术的汽车铸锻件机器人磨抛工艺技术研究开题报告
2020-05-02 05:05
1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1 选题背景及研究意义
铸锻件，如车桥、轮毂、发动机排气歧管、各类壳体等，是汽车上的核心关键零部件，平均每辆汽车上约有10%~20%的铸件，17%~19%的锻件[1]。汽车铸锻件普遍具有外形复杂、结构异形等特点，在其生产过程中不可避免的会产生大量毛刺飞边，严重影响零件的加工质量、制造成本、生产效率、使用性能，以及工作寿命等。例如，我国汽车铝合金车轮轮毂的制造年产量世界第一，而轮毂铸件的磨抛加工一直困扰着车轮制造商[2]。
目前，我国大部分汽车制造企业仍然采用传统的人工作用方式对铸锻件零件进行磨抛加工。统计数据表明，铸锻件的磨抛耗时占铸锻件加工总时长的5~10%，加工费用占制造成本的10%~40%[3]。且该方法劳动强度较大，作业环境恶劣，磨抛质量仅能靠肉眼进行检测，严重影响了零件质量。随着汽车产业的迅速发展，主机厂对车用铸锻件提出更为严格的制造要求。面对外形更为复杂的汽车铸锻件，传统的人工磨抛方式已无法满足主机厂对零件的要求，加之人工成本的不断上升，中国低成本优势已不复存在。面对零件质量要求和人工成本的不断提高，提高制造业自动化程度和加工生产技术水平是使我国改善加工环境，提高零件加工质量的重要途径[4]。
《中国制造2025》提出，将“高档数控机床和机器人”作为大力推动的重点领域之一，机器人产业的发展要“围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工等工业机器人应用”[5]。将机器人技术应用于传统制造行业中，解决现阶段手工磨抛铸锻件的难题，是中国智能制造发展的重要一环。汽车铸锻件机器人磨抛具有效率高、自动化程度高、灵活性高、环境要求低等优点，被誉为最有前途的汽车铸锻件磨抛方法[6]。国外关于机器人铸锻件的磨抛研究已经有近30年的历史，取得了一系列丰硕的成果。但目前国内的机器人铸锻件磨抛技术尚处于研究阶段，与国外同行业差距较大。基于目前我国汽车制造业的基本情况，不论是从制造强国转化的角度还是从解决铸锻件磨抛难题的角度来说，开展铸锻件机器人磨抛技术研究刻不容缓。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 研究内容
基于武汉理工大学机器人磨抛研究平台，本课题将开展如下研究工作：汽车铸锻件机器人磨抛系统搭建、离线编程与轨迹规划、磨抛工艺试验验证。
1) 汽车铸锻件机器人磨抛系统搭建
该部分研究内容主要包括机器人磨抛硬件平台搭建、机器人及力传感器等设备的调试，以及机器人末端夹具的设计。
3. 研究计划与安排
| 第1周~第2周 | 方案构思、文献检索、完成开题报告 |
| 第3周~第4周 | 汽车铸锻件机器人磨抛系统搭建 |
| 第4周~第5周 | 选取典型铸锻件，并提取点云模型及去噪处理 |
| 第5周~第6周 | 离线编程、轨迹规划及机器人磨抛铸锻件仿真 |
| 第7周~第8周 | 实验验证加工轨迹，仿真与实验结合确定理想加工路径 |
| 第9周~第10周 | 确定接触力控制策略，优化磨抛工艺参数 |
| 第10周~第12周 | 编写及修改毕业论文 |
4. 参考文献（12篇以上）
[1]王成刚,马顺龙.汽车铸件材料的发展[j].现代铸铁,2010,(z2):22-28. doi:10.3969/j.issn.1003-8345.2010.z2.002.
[2]陆宝发. 去毛刺机器人设计及控制系统研究[d]. 江苏大学, 2015.
[3]王贤华. 基于工业机器人的铝合金管接头铸件去毛刺系统的研制[d]. 浙江大学, 2016.
