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2.1
理论意义与研究背景

2.1.1 理论意义

通过对汽车模型自动化生产线进行机械结构优化再设计,可使机器人工程专业学生的实践应用能力、工程问题分析解决能力、工作站设计开发能力、团队合作能力及管理沟通能力得到培养。如今,在制造生产企业中,柔性自动化生产系统越发引人关注,对企业的发展具有重要作用,传统制造企业对柔性自动化生产线的改造需求也越来越大。从有利于企业发展的角度,随着科技水平的不断进步,对柔性自动化生产线进行改造升级,提高企业生产率和产品质量以满足未来市场的多样化、个性化需求,是十分有必要的。

2.1.2 研究背景

近年来,随着我国经济的快速发展,越来越多的制造企业开始思考如何在兼顾生产率的同时得到更多功能和更高质量的产品。在当前的工业生产中,产品更新的速度越来越快,产品结构越来越复杂,产品质量的提高、产能的增加、产品功能的多样化等对生产线的柔性化设计提出了更高的要求。本章以汽车制造行业为背景,对面向教学用的汽车模型柔性自动化生产线进行优化再设计研究,以形成教学用自动化生产线设计原理及方法。

1.柔性自动化生产线研究现状

国内学者高青在2018年介绍了柔性制造技术的基本概念,并明确地指出柔性制造技术将沿着多功能化的方向发展,“柔性”“敏捷”“智能”和“集成”是制造设备和系统的主要发展趋势。黎水平和张青两位学者在2019年以铝合金门窗智能化生产线设计问题作为实践案例,介绍了一种新型智能化门窗生产线的设计解决方案,该解决方案主要涉及生产线的功能分析、结构设计、物流系统设计及信息系统设计四个方面。罗文平学者应用工业工程思想与IE工具解决了定制化多变的配置与颜色识别、多平台共线等生产问题。李小忠、高艳学者在利用计算机虚拟仿真技术设计机器人上下料系统时,提出改变TCP传输速度可优化柔性制造线的生产节拍并使其生产率至少提高20%。刘宽、燕继明学者通过在数控机床上增加KUKA换刀机器人和基于TwinCAT系统的物料转运机构、自动引导车(AGV),利用PROFIBUS、EtherCAT等通信技术组建控制网络,实现了柔性生产线系统的通信和控制,提高了柔性系统的自动化程度。简庆金学者通过以先进UV系列油墨网版钢板印刷生产设备工艺为设计基础的印刷生产工艺,以先进工业伺服运动电动机及驱动式凸轮分割器和分割器生产技术为设计核心的各种运动主机零部件,以PLC作为印刷设备的运动控制和协调的技术核心,自主设计开发了一款新型的网版印刷生产线。廖建明学者通过设计16轴绕线机含后道工序的整体方案及机械结构设计方案,提出了一种具有较高效率、较高自动化程度的绕线制造系统设计方案。

2.自动上下料系统研究现状

李渊在设计一款新型自动上料系统时,采用整体支架作为升降传动机构的支撑结构,链条和轴承作为升降传动机构的主要传动部件,以液压缸作为动力元件,通过控制液压缸实现载物平台的升降,完成了升降机构设计。刘星、尹逍渊在对自动下料系统进行功能分析的基础上,研究了一种基于PLC技术结合传感器检测技术、伺服系统和气动控制系统的以液晶玻璃下料电动机组为基板的新型自动下料控制系统。张帅将自动下料机器人的传输结构划分为升降传输机构、塑料托盘式移栽传输机构、玻璃托盘式移栽传输机构等部分,并对这几个部件的机械结构和设计特点进行了分析,为下料机器人设备系统的发展提供了一定的设计基础。赵飞、田东庄在深入研究某公司通缆钻杆车削和加工技术的理论基础上,选取了一种刚性、自动化的生产设备来代替人工的搬运和操作,对钻杆的交叉运输装置和下料装置等机械组成部分进行了详细的研究和设计;采用PLC对各个动作进行编程,确定了控制系统的硬件架构和软件结构。钟桂强结合生产线自动化发展的趋势,通过对液压软管在制造过程中对制造效率影响较大的下料过程的各工序进行分析和改进,提出了一种软管自动下料系统研究方案及实施应用案例。

3.高校教学用模拟自动化生产线研究现状

由于我国机器人、智能制造等新工科专业开设时间不长,针对以上专业教学用模拟自动化生产线系统,目前还面临一些瓶颈问题。在发达国家,有从简单到复杂的多种教学用柔性自动化生产线系统,学生可以利用这些教学用的柔性自动化生产线进行研究、编程和调试。国内教学用柔性自动化生产线生产企业虽然较多,但其大部分硬件产品功能比较单一,与企业实际的生产线功能还具有一定的差距,且大多数都只能开展部分实验教学,难以实现实验教学与生产实际紧密联系的教学效果;在与企业生产实际结合方面,我国的教学用柔性自动化生产线也有待进一步提高。目前,我国教学用柔性自动化生产线需要向实际化和产业化发展,只有把教学用柔性自动化生产线和工业生产实际相结合,学生才能在学校利用教学用柔性自动化生产线学习实际自动化生产线的工作原理、运行管理及编程操作等。 CaAxKxyv9EFgXbwt0fxRZQkh8s3PyvOlXM57I3CLK0EhQxMvi4bb9MFIbVAP8o9z

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