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关于机械加工设备布局方法及其仿真技术的探究摘要：合理的机械加工设备布局可以有效的提供生产效率，保证了车间内部的设备、产品的物流畅通，从而降低了生产成本，减少了车间内部的不必要劳动，甚至在一定程度上提高了机械加工生产的安全性，因此，建立良好的设备布局具有现实意义。
本文主要阐述了设备布局的概念，并分析了设备布局的原则和方法，最后分析了设备布局的仿真技术应用。
关键词：机械加工设备；布局方法；仿真技术一、机械加工设备布局的概述机械加工设备布局的通常概念就是把一些物体按照其功能、用途的不同合理的安放在一个空间内，其涉及到参数涉及、人工智能、图形学、信息处理、仿真技术等方面的内容。
在机械加工行业来说，机械加工设备的布局就是将制造系统重新组织成有序的加工单元，形成加工人员、机床设备、产品运输的一体化工作形式，机械加工设备布局的加工，可以增加加工系统地灵活性，提高加工系统的生产效率。
此外机械加工设备布局决定了车间的物流方向和速度，其布局状况限制了车间的功能潜力，这也是机械加工设备布局受到人们重视的原因之一。
二、机械加工设备布局设计的原则为了达到车间设备布局的目标，在机械加工设备布局设计中应当遵从以下的原则：①设备布局要减少车间内不必要的作业，提供生产的效率，同时降低车间生产的成本，最重要的是通过设备布局缩短车间生产的周期，减少设备占地的面积；②在设备布局设计中应当以流动的观点作为出发点，并且在规划设计中始终秉承这一原则，保证生产系统中人流、物流、信息流的合理化；③重视人的因素，在设备不居中使用人机工程理论，综合考虑环境条件、空间大小、通道配置、色彩温度等因素，为工人工作创造良好的环境；④设施规划设计是从宏观到微观，又从微观到宏观的反复迭代，并行设计的过程，要先进行总体方案布置设计，再进行详细布置，而详细布置设计方案又要反馈到总体布置方案中，对总体方案进行修正。
三、机械加工设备布局的方法3.1 系统布置设计在设备布局设计中最为典型的系统设计思路是SLP 法，这是一种以作业单位物流和非物流的相互关系分析为主线的规划设计方法，最为显著的是这种设计方法采用了表达能力极强的图例符号和工作表格，并把整个的设备布局设计方案用设计程序清晰的表达出来，这种设计方法在设备设计中广泛应用。
摘要摘要本文是在先进的工业自动化发展的背景下，结合了目前自动化技术的发展现状，尤其是工业机器人的发展历史和过程，运用了轮式机器人的特点，研制出一种全方位的移动焊接机器人。
其主要是运用在船舶等具有大型钢结构件的自动化焊接作业中，极大的改善了焊接作业环境。
首先我们结合实际生产焊接作业中的复杂环境分析了机器人的作业对象，以能够在复杂的环境下进行灵活的自动化焊接为目的，主要针对在各种矩形状焊缝中的各个直角的焊接，对机器人的机构进行了选型和设计。
采用新型的小型化高速旋转电弧传感器来进行焊缝的跟踪，超声波等传感器对机器人姿态进行检测。
然后运用机器人运动学理论对所设计的机器人进行了运动学理论分析，验证了其可行性，从理论上说明了机器人设计的合理性。
之后运用ADAMS软件建立机器人的虚拟样机系统，验证了机器人的重量等参数并进行了运动学仿真分析，尤其是对直角运动过程以及模拟实际环境下的运动过程，进一步证实机器人的可行性。
最后将机器人各个零部件进行了加工、安装和调试，并进行了实验的验证。
其初始位姿定位良好，整个运动过程平稳，在原地转向过程中的位置保持非常优秀，基本维持不变，能够完成直角焊接运动，焊接结果良好。
关键词：焊接机器人；全轮转向；嵌入式轮组；旋转电弧传感器ABSTRACTABSTRACTThis paper introduces a wheeled robot based on modern automation technology, In the context of modern industry，especially the development of industrial robots history and process. Use the characteristics of wheeled robots, developed a full range of mobile welding robot. Which is mainly used in ships and other large steel structure with a large number of automatic welding operations, greatly improved the welding operation environment. First of all，we know that the actual production environment of the robot is quite complicated，our aim is to be able to carry out flexible automated welding in this complex environment，we have chosen and designed the robot body by mainly studies the movement of the robot at right angles to the welding process. A new miniature high-speed rotary arc sensor is used to track the weld, ultrasonic and other sensors to detect the attitude of the robot. Then we use the theory to analyze the kinematics of the robot to prove the feasibility of the robot. We use the ADAMS software to build the robot virtual prototype system, simulate and analyze the robot in the kinematics especially for the right-angle motion process and the simulation of the actual environment of the movement process. Finally, the various parts of the robot were processed, installed and debugged, and the experiment was verified. The whole process of movement is very smooth; the performance of the turning in situ is very well, welding results fulfill the requirements.Keywords: welding robot; full-wheel steering; embedded wheelset; rotational arc sensor目录目录第1章绪论 (1)1.1 课题来源 (1)1.2 课题研究背景及意义 (1)1.3 机器人焊接研究现状 (4)1.4 焊缝跟踪传感器 (9)1.5 虚拟样机技术的应用 (12)1.6 本课题目标及研究内容 (13)1.7 本章小结 (14)第2章全方位移动焊接机器人结构设计 (15)2.1 引言 (15)2.2 焊接机器人移动平台选型与设计 (15)2.2.1 移动平台选型 (15)2.2.2 驱动方案确定 (17)2.2.3 嵌入式驱动轮方案 (18)2.2.4 全方位移动焊接机器人平台转向装置设计 (20)2.2.5 移动平台与转向功率估算 (21)2.2.6 吸附模块设计 (23)2.3 末端执行机构设计 (28)2.3.1 全方位机器人焊枪执行机构选型 (28)2.3.2 全方位机器人转动机构选型 (32)2.3.3 全方位机器人水平运动机构设计 (32)2.3.4 垂直运动机构设计 (34)2.3.5 三维精确定位平台建模 (36)2.4 全方位移动焊接机器人硬件系统 (37)2.5 全方位移动焊接机器人建模 (40)2.5.1 嵌入式轮组设计 (40)2.5.2 全方位移动机器人底盘建模 (40)目录2.5.3 全方位移动焊接机器人整体建模 (41)2.6 本章小结 (42)第3章全方位移动焊接机器人运动学分析与轨迹规划 (43)3.1 引言 (43)3.2 机器人运动学简介 (43)3.2.1 机器人运动学运用理论基础 (44)3.2.2 机器人D-H运动学分析 (48)3.3 全方位移动焊接机器人运动学建模 (50)3.3.1 全方位移动焊接机器人平台运动学模型建立 (50)3.3.2 基于Simulink/SimMechanics的运动学模型 (54)3.3.3 全方位移动焊接机器人直角转弯规划 (57)3.4 本章小结 (64)第4章全方位移动焊接机器人仿真分析与实验 (65)4.1 引言 (65)4.2 全方位移动焊接机器人ADAMS仿真分析 (66)4.2.1 全方位移动焊接机器人虚拟样机 (66)4.2.2 全方位移动焊接机器人运动学仿真分析 (68)4.3 全方位移动焊接机器人实验分析 (71)4.3.1 超声传感器定位实验 (71)4.3.2 全方位移动焊接机器人底盘运动实验 (73)4.3.3 全方位移动焊接机器人焊接运动实验 (75)4.4 本章小结 (78)第5章结论与展望 (79)5.1 结论 (79)5.2 展望 (79)致谢 (81)参考文献 (82)攻读学位期间的研究成果 (86)第1章绪论第1章绪论1.1 课题来源本课题来源于面向复杂船舱焊接的自主移动机器人开发与集成应用（2013AA041003），属国家“863”高新技术发展计划先进制造领域项目。
复杂机电产品装配工艺规划与仿真【摘要】：装配环节对于复杂机电产品设计与制造十分重要，装配质量对于产品的性能有很大的影响，装配成本在制造成本中所占比重较大。
所以，产品在设计和装配规划阶段对产品的预装配和装配工艺进行分析，对提高产品的质量，降低生产成本意义重大。
【关键词】：复杂机；装配；规划；仿真1 、装配体模型的信息描述根据机电产品的特点，结合装配规划与仿真过程的基本要求，其数字化装配模型应具备下列条件：1.1、装配体零部件要完整，即装配体模型除包含刚体零部件，还应包括传输电流和控制信号的柔性电缆；1.2、要表达清楚零部件之间的装配约束关系，装配约束关系对于装配规划与仿真过程中零件的运动方向及运动路径有影响，所以清楚的表达约束关系能确保装配规划与仿真结果正确性；1.3、尽量简化装配体模型的表达和存储，以符合装配仿真的实时实性要求，减少零部仿真过程中位置、状态、形体发生变化后所产生的计算量；1.4、要便于实现仿真系统数据来源与CAD系统的无缝连接，在CAD系统中所做的零件模型信息的修改应能实时的反映在仿真系统中。
2、线缆的模型信息描述在复杂机电产品中，不但包含刚体零部件而且还包含很多线缆，作为传递信号或能量的主要方式，其装配质量的优劣直接影响着机电产品的性能。
线缆的装配与刚体零件不同，具有如下特点：2.1、线缆在装配过程中不仅会发生位姿变换，柔性部分还会形变，如弯曲、扭曲等，且因为这种形变的影响因素多，如重力、拉力、线缆的材料等，造成形变结果难以计算；2.2、大多时候线缆以线缆束的情况存在，通常包含多个接头，其安装配过程中不但要插接接头，而且要固定线缆，一边两者是交互进行，一次性完成很难。
这些特点使得线缆的建模与刚体零件也有较大差别。
当前，线缆的装配模型以其几何形状模型为基础，只反映了其几何形状，并无法表达其柔性形变特征。
CATIA系统的布线设计模块能表达线缆的几何形状，并显示线缆的最终布线设计结果，却无法表达线缆的形变特征和装配过程中的形变特点，不可依为装配过程仿真提供很好的支持。
大型复杂结构焊接工艺及改善分析1. 引言1.1 背景介绍大型复杂结构焊接工艺是目前工程领域中一项重要的技术，涉及到船舶制造、桥梁建设、航空航天等领域。
随着大型工程项目的增多，对于焊接工艺的要求也越来越高。
传统的焊接工艺往往无法满足复杂结构的要求，需要不断改进和优化。
大型复杂结构的焊接工艺在实际应用中存在着诸多问题，比如焊接变形、焊接质量不稳定、焊接工艺复杂等。
这些问题直接影响着工程项目的质量和效率，需要寻找有效的改善方案。
为了解决大型复杂结构焊接工艺存在的问题，本文将对现有的焊接工艺进行分析，探讨改善方案，并进行改善效果的验证。
希望通过本研究能够为大型复杂结构焊接工艺的改进提供一定的参考，提升工程项目的质量和效率。
1.2 研究意义大型复杂结构焊接工艺的研究具有重要的意义。
大型复杂结构在现代工程中应用广泛，如桥梁、船舶、建筑等，其焊接质量直接影响到结构的安全性和可靠性。
研究大型复杂结构焊接工艺对于提高焊接质量、减少焊接缺陷具有重要意义。
随着科技的发展，大型复杂结构的设计越来越复杂和精细化，对焊接工艺的要求也越来越高。
只有不断进行深入研究和改进，才能满足工程结构的需求，确保其达到设计要求。
大型复杂结构焊接工艺的研究可以促进焊接技术的进步和创新，推动焊接行业的发展。
通过不断改进和优化焊接工艺，可以提高生产效率，降低生产成本，提高产品质量，增强企业的竞争力，促进产业的可持续发展。
对大型复杂结构焊接工艺进行研究具有重要的实际意义和科学价值，可以为相关领域的发展和应用提供有力支撑，推动相关技术的进步和完善。
【研究意义】2. 正文2.1 大型复杂结构焊接工艺分析大型复杂结构焊接工艺是指在焊接大型、结构复杂的工件时所涉及的焊接技术和方法。
这类工艺往往需要考虑到工件的特殊形状、材料的特性以及焊接后的应力分布等因素，因此需要进行深入的分析和研究。
在大型复杂结构的焊接工艺中，焊接设备和焊接材料的选择至关重要。
一般情况下，会选择适合大型结构的自动化焊接设备，以保证焊接质量和效率。
内容系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）2介绍系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）3三维环境下的布局仿真意义系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）4三维环境下的布局仿真系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）5三维环境下的布局仿真系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）6三维环境下的布局仿真系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）7三维环境下的布局仿真系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）8何时进行工厂布局设计？系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）9工厂布置首先考虑问题？系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）10工厂布置首先考虑问题？系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）11工厂生产的产品数量系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）12节拍系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）13流程分析（Flow Analysis）系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）14如何缩短物流距离？系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）15如何改善流程？系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）16工艺表系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）17如何避免零件迂回系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）18系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）19单个零件的流程分析系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）20案例：路径图——加工工序表零件号 加工顺序系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）21路径图——布置流程直觉的布置方法根据工艺中涉及到设备顺序，依次排列设备； 然后检查零件移动的效率；根据设备布局图画出零件的移动路线图采用线条来代表零件的移动路线 相邻的设备间采用短直线来表示，不相邻的设备采用 弧线连接； 线 接 当零件的流向从左向右时，弧线在设备的上方，当零 件的流向从右向左时，弧线在设备的下方， 迂回现象(Backtracking)系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）2211设备原始布置方案C A BDR S F系统仿真与虚拟现实实验室（SS&VR Lab）E23改进方案分析找出共有设备（重要设备）——设备之间有很多 连接线； 找出多种零件都必须经过的路径；例如C与D之间，5种零件中有四种必须在C与D之间 移动，因此C和D的安排位置应该越接近越好。
收稿日期：2018-09-25基金项目：工信部2016年智能制造新模式应用项目：高速动车组关键零部件智能制造新模式应用作者简介：邓鸿剑（1980 -），男，浙江人，高级工程师，本科，研究方向为转向架数字化制造技术。
基于仿真迭代的两步车间布局规划Two-step workshop layout planning based on simulation iteration邓鸿剑1，付建林2，程 振2，张 剑2，丁国富2DENG Hong-jian 1, FU Jian-lin 2, CHENG Zhen 2, ZHANG Jian 2, DING Guo-fu 2（1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司，青岛 266000；2.西南交通大学 机械工程学院，成都 610031）摘 要：针对现有车间布局规划方法不能全面反映布局环节节、无法直观验证布局有效性等问题，提出采用基于仿真迭代的两步车间布局规划方法：首先将初步布局方案映射到三维虚拟空间，在仿真环境中从空间合理性与通畅性角度对布局进行检验与调整；然后在生产系统仿真软件中模拟实际生产过程，评估布局方案下生产系统性能指标，然后再返回第一步修改布局方案，再次重复两步仿真过程，如此迭代循环进行，直到找到最满意的车间布局规划方案为止，通过实例验证了基于仿真迭代的两步车间布局规划方法的有效性。
关键词：车间布局；布局规划；仿真；迭代中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2019)11-0018-050 引言车间布局规划是智能制造、数字化工厂领域的普遍性问题，尤其在国家智能制造战略引领下，国内制造企业从旧的生产模式向智能化制造升级改造的需求十分迫切，而车间布局规划是升级改造首先要实施的第一步，合理的车间生产线规划布局对于生产系统的良好运行和系统性能具有至关重要的作用，也是生产制造领域的一个研究热点。
车间布局规划问题是个复杂的、具有非线性、NP-hard 等特征的组合优化问题[1]，针对车间布局规划问题出现了多种研究方法：经验设计方法、SLP 系统布置规划方法、智能优化方法、仿真方法等。
关于机械加工设备布局优化方法及其仿真研究摘要：在工厂布局中，布局设计实质上是物流模式设计。
在机械加工的过程中，布局设计是一项非常重要的环节，实际生产的顺利与否、相关成本的高低和布局方法的好坏有着很大的关系。
因此，本文首先对机械加工设备布局优化方法进行了研究，接着对相关的仿真技术进行了研究。
希望能够提供相关的借鉴。
关键词：机械加工；设备布局；仿真；研究引言我国最近几年一直在提倡智慧工厂、智能工厂，也有很多企业在抓紧机遇进行工厂升级，而这其中的关键点也就是工厂布局受到了很大的挑战，一个好的工厂布局能够给工厂升级提供非常大的帮助。
在现阶段的智慧工厂中，主攻的方向是智能物流，而物流的模式就是布局，所以就要对机械加工设备的布局进行优化。
仿真技术的出现给机械加工设备布局优化工作提供了极大的便利，也使布局优化工作更加简单。
本文主要对布局优化和仿真技术进行分析。
1.机械加工设备布局优化研究1.1物流模式分析在前文中提到了布局设计实质上是物流模式设计，在工厂中，布局追求的主要目标是最小化物料搬运成本。
主要物流模式有以下6种：最简单的形式是直线型，缺点是接收与输出时的地点与人员是分离的。
当场地与生产线的配置需要的时候，L型物流模式可以替代直线型。
U型物流模式的优点是接收与输出在于同一位置。
圆型类似于U型。
当整条生产线对场地需求过大时，其他物流模式都不适用，剩余的两种模式可能适用。
1.2布局类型分析不同的布局设计原则适用于不同的制造环境。
在机械加工工厂，可分为：固定布局、产品布局、工艺流程布局、成组布局四种。
固定布局适用于太大的产品，不易搬运的产品，所以产品固定放置而布局随产品的大小尺寸而设计，例如：大型飞机、轮船、建筑等。
产品布局适用于典型的大批量生产模式，是流式大量生产的理想模式，生产节拍最快。
缺点是换线即贵又不易改变，换线时间长，线上某处停滞整条线就会停机直到问题解决。
工艺流程布局在中小规模制造中最为普遍，是将拥有相似功能的相似机器放在一起，原则有最小化机器闲置时间的优点，缺点是物流模式多变。
