摘 要

白车身对车身制造至关重要，焊接是白车身工艺之一，焊接质量的好坏很大程度上决定了整车质量。白车身焊接机器人以故障少、焊接质量稳定的优势快速发展，国内外逐步用焊接机器人代替人工焊装作业，工业自动化机器人比率已成为衡量生产水平的标准。大型汽车企业需从人工生产线逐步向机器人自动化转变，把机器人放上新型生产线，提高生产效率和质量。生产线上，分配给机器人的焊接点数众多，从多样的焊接路径中寻找一条效率高、用时少的焊接路径十分重要。

本文的设计重点在于找到一条合理的机器人运动路径，再使用软件仿真。本文简要地从车身建模、路径规划、软件仿真三个大方面再现白车身焊接机器人工作流程。首先进行车身模型建模，运用catia三维软件把车身外形建立，再检验其外形光顺性；然后规划机器人的路径，讨论规划机器人路径所需要用的数学模型；最后运用ABB robot studio软件仿真机器人路径。

关键词：白车身，仿真，catia，ABB robotstudio，路径规划

ABSTRACT

White body welding is one of the four processes of body manufacturing, welding quality plays a key role in the quality of the vehicle.The welding robot gradually takes the place of manual work in domestic and foreign enterprises because of its advantages of less errors and stable welding quality. Welding robot automation has become a measure of the level of production standards. Large auto enterprises are faced with the transformation from the manual production line to the robot automated welding.In order to improve productivity and production quality,welding robots are going to be installed on modern assembly lines.There are hundreds of welding points assigned to the robot.Therefore,it is important to find a better path planning from so many paths. The design concept and the use method of the welding robot in the welding path of the white body in our country still lags behind the world advanced level, and the related path planning is still not perfect.

The focus of this paper is to find a reasonable path from a large number of welding and to simulate it by using ABB robotstudio.This paper briefly shows the workflow of welding robots from the body modeling, path planning, software simulation. Firstly, the body model is modeled, and the shape of the car body is established by using catia 3D software, and then the smoothness of the shape is tested; Then, the path of the robot is planned, and the mathematical model of the robot path planning is going to be discussed;Finally,ABB robotstudio is used to simulate the robot path planning.

Keyword:car body in white,simulation,catia,ABB robotstudio,robot path planning

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1课题提出的背景及研究意义 1

1.2国内外发展现状 1

1.3课题研究内容及目标 2

第2章 车身三维建模 3

2.1三维造型设计概述 3

2.2车身曲面的建模机理与造型方法 3

2.2.1车身曲面建模机理 3

2.2.2车身曲面造型方法 3

2.3车身造型流程设计 4

2.4奥迪R8造型 4

2.4.1车身外形图体系形成 4

2.4.2曲面分块 5

2.4.3曲面造型设计 6

2.5曲面的检验和修正 7

2.6本章小结 8

第3章 工业机器人焊接路径规划 9

3.1路径规划概述 9

3.2路径规划的任务 9

3.3路径规划的技术路线 10

3.4路径规划的数学模型 10

3.4.1零件对象 11

3.4.2工艺对象 11

3.4.3机器人对象 11

3.4.4数学方法 11

3.5本章小结 12

第4章 焊接路径规划仿真 13

4.1前言 13

4.2仿真软件的选择 13

4.3路径规划仿真 14

4.3.1导入catia三维模型 14

4.3.2设置机器人参数 15

4.3.3编程仿真 18

4.4本章小结 21

第5章 总结和展望 22

参考文献 23

附录A 白车身焊接路径规划软件程序源代码 24

致谢 32

第1章 绪论

1.1课题提出的背景及研究意义

随着汽车企业的自动化程度越来越高，车身焊装线上越来越广泛运用焊接机器人。白车身作为汽车四大总成之一，白车身制造过程主要包括四大工艺：冲压、焊装、涂装、总装。白车身焊接是汽车制造中重要的一个环节，对整车的质量起决定性作用。同时汽车车身的制造成本约占整车的40%～60%，焊点达到4000～5000个。白车身焊接中焊接点数多，各机器人的焊接点数、焊接工位各不相同，找到一条最佳的焊接路径极为关键。国内生产线上大多采用人工现场示教的方法，规划焊接路径，缺少数学验证，经常导致机器人不合理作业，超出生产节拍，严重降低白车身焊装线的生产效率。

1.2国内外发展现状