柔性智能超声波焊接工作站的设计与分析

doi:10.3785/j.issn.1006-754X.2024.24.107

工程设计学报

2024, Vol. 31

Issue (3): 377-382 DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2024.24.107

机械零部件与装备设计

柔性智能超声波焊接工作站的设计与分析

杨振¹(

),王柏村²(

),孙书剑³,李洋⁴,张伟明⁵,郑宗波⁶,朱凯凌²,郑剑¹

^1.余姚泰速自动化科技有限公司，浙江宁波 315400
^2.浙江大学机械工程学院，浙江杭州 310058
^3.浙江大学航空航天学院，浙江杭州 310058
^4.天津大学材料科学与工程学院，天津 300350
^5.富诚汽车零部件有限公司，浙江宁波 315400
^6.浙江大学工业技术转化研究院，浙江杭州 310058

Design and analysis of flexible intelligent ultrasonic welding workstation

Zhen YANG¹(

),Baicun WANG²(

),Shujian SUN³,Yang LI⁴,Weiming ZHANG⁵,Zongbo ZHENG⁶,Kailing ZHU²,Jian ZHENG¹

^1.Yuyao TAISONIC Automation Technology Co. , Ltd. , Ningbo 315400, China
^2.School of Mechanical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China
^3.School of Aeronautics and Astronautics, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China
^4.School of Materials Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300350, China
^5.Fucheng Automotive Parts Co. , Ltd. , Ningbo 315400, China
^6.Institute of Technology Transfer, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China

全文: PDF(3236 KB) HTML

摘要：

随着汽车制造产业的快速发展，车型迭代和零部件更新速度加快，汽车零部件的生产须快速响应市场需求。超声波焊接工作站是一种自动化焊接设备，目前尚存在通用性不足、柔性低和智能化程度不高的问题。为此，设计和开发了一种柔性智能超声波焊接工作站。以模块化设计的方式构建了工作站物理系统，实现了工作站对不同汽车零部件的通用性；采用多种可切换的柔性组件，来提高焊装设备的柔性；集成和应用智能化技术，以提高工作站的智能化水平，提高设备的易用性。该工作站的技术参数优于国内同类产品，并在具体应用中实现了高效、智能和柔性生产。研究结果对推动汽车制造业的产业升级具有重要意义。

关键词： 焊接工作站; 超声波焊接; 柔性制造; 智能制造

Abstract:

The rapid development of automotive manufacturing industry, coupled with the accelerated iteration of vehicle models and component updates, requires the production of automotive components to respond quickly to market demand. Ultrasonic welding workstation is a kind of automatic welding equipment, it still faces some problems such as insufficient universality, low flexibility and low-level intelligence. Therefore, a flexible intelligent ultrasonic welding workstation was designed and developed. The physical system of workstation was constructed by modular design to achieve the universality for different automotive components; the flexibility of welding equipment was improved by adopting various switchable flexible components; the intelligence level of workstation and usability of equipment were enhanced by integrating and applying intelligent technology. The technical parameters of the workstation were superior to those of similar products at home, and efficient, intelligent and flexible production was realized in specific applications. The research results are of great significance for promoting the industrial upgrading of the automobile manufacturing industry.

Key words: welding workstation ultrasonic welding flexible manufacturing intelligent manufacturing

收稿日期: 2024-01-19 出版日期: 2024-06-27

CLC:

TP 23

基金资助: 2020年度宁波市第一批工业新产品试产计划项目(2003B002)

通讯作者: 王柏村 E-mail: yangzhen@ taisonic.com.cn;baicunw@zju.edu.cn

作者简介: 杨振（1981—），男，河南息县人，技术员，从事超声波焊接系统开发及产业化研究，E-mail: yangzhen@ taisonic.com.cn

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引用本文:

杨振,王柏村,孙书剑,李洋,张伟明,郑宗波,朱凯凌,郑剑. 柔性智能超声波焊接工作站的设计与分析[J]. 工程设计学报, 2024, 31(3): 377-382.

Zhen YANG,Baicun WANG,Shujian SUN,Yang LI,Weiming ZHANG,Zongbo ZHENG,Kailing ZHU,Jian ZHENG. Design and analysis of flexible intelligent ultrasonic welding workstation[J]. Chinese Journal of Engineering Design, 2024, 31(3): 377-382.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn.1006-754X.2024.24.107 或 https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2024/V31/I3/377

图1 柔性智能超声波焊接工作站示意

图2 柔性智能超声波焊接工作站工作流程

图3 可自动切换焊头的超声波机器人焊接单元的组成

图4 胎具模组快速切换自动化单元的组成

图5 六头自动切换冲切模组的组成

图6 超声波焊接工作站控制系统结构示意

图7 内置的胎模监测传感器

图8 汽车保险杠生产数据智能统计与交互界面

图9 超声波焊接工作站样机

表1 柔性智能超声波焊接工作站与国内同类产品主要参数和应用效果的对比

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