轮毂生产系统分析与优化设计智能喷漆机器人设计(2)
汽车产业的快速发展给我国相关汽车零部件生产企业带来了良好的发展机遇[ ]。但是我国大部分本土汽车零部件生产企业生产规模小，生产设备落后，自动化程度低，缺乏核心技术，在与国外的汽车零部件厂商的竞争中处于劣势地位。80％以上的零部件市场被独资和具有外资背景的合资企业控制[ ]。
汽车轮毂是汽车重要的零部件之一[ ]，但是我国中小型汽车轮毂生产企业与国外轮毂生产企业还存在较大差距。以汽车轮毂喷漆为例，相当一部分本土企业仍采用传统的人工喷涂方式，如图1.1所示。人工喷涂主要有下列问题：一是喷涂质量不高，喷漆膜厚难以精确控制；二是自动化程度低，生产效率低，不能适应大规模生产的要求；三是对工人的身体健康构成威胁，不符合以人为本的理念；四是喷漆利用率不高，对喷漆是一种浪费。
图1.1 传统人工喷涂
本课题结合SMD车轮有限公司现有轮毂生产线自动化改造项目，将传统的人工轮毂喷漆转变为机器人轮毂喷漆，这有利于企业抓住发展机遇、提升竞争力，也顺应了行业发展的大趋势。
1.2 相关技术的国内外研究现状
1.2.1 国内外喷涂机器人发展历程及发展趋势
1.2.2 喷涂机器人的分类
一般来说，喷涂机器人主要分为往复式喷涂机器人、仿形喷涂机器人和关节式机器人。
往复式喷涂机器人采用龙门式结构，特点是结构简单，控制方便，成本较低，喷涂作业快，适用于工件尺寸变化不大、有传送装置的场合。
仿形喷涂机器人根据所喷涂产品的形状特点，简化机器人结构，对喷枪进行合理布置[ ]。可以增加可靠性，降低成本，广泛应用于各类汽车、铁路机车和集装箱的顶面和侧面喷涂[ ]。
多自由度关节喷涂机器人适用范围广，可针对不同的产品进行喷涂。以日本安川生产的MOTOMAN-EPX1250型喷涂机器人为例，如图2.1所示，它拥有6个自由度，适用于喷涂小型工件，它以简单的结构实现大范围的动作，节约了空间。它可以安装小型旋转型喷枪，从而实现高品质喷漆。
图1.2 MOTOMAN-EPX1250型喷涂机器人
1.2.3 喷涂机器人控制方式
国内学者对喷涂机器人的控制方面，做了很多研究，总结起来，主要分为两类。
一类方法是利用PLC等控制器对喷涂机器人进行控制。例如，史贺男提出了用PLC对某汽车厂的自动喷换漆装置进行自动控制[ ]；文怀兴等将PLC内嵌到HNC-21 M数控机中来管理喷涂过程时序动作的协调[ ]；而张强等利用传感器识别和PLC技术，改进了喷涂线原有控制系统[ ]。
另一类方法是采用二级控制方式，利用工控机对整个生产流程进行调度与协调，第二级控制器控制喷涂过程[ ]。例如，赵宏剑等利用工控机和PLC设计了控制的汽车轮毂喷漆的自动化解决方案[ ]；梅江平等提出了PC加多轴运动卡的开放式体系来喷控制漆机器人[ ]。
1.3 论文的主要内容
本课题结合SMD车轮有限公司现有轮毂生产线自动化改造项目，设计了一种智能喷漆机器人来解决轮毂的自动喷涂问题。
在智能喷漆机器人机械系统设计方面，根据现在的生产线情况，选择合适的机构进行传动，对传动机构进行了设计，实现了喷漆机器人的功能。具体如下：
（1）对生产线的现状进行了现场调研和分析，对喷粉的跟随速度进行了分析，归纳出要实现喷漆机器人功能的一些技术要求。
（2）根据生产线的实际情况设计出了符合生产实际的喷漆机器人的总体结构；
（3）采用用同步带作为传动机构进行设计计算，并利用滚轮导轨进行导向，设计了相应的防尘措施，提高了喷漆机器人的可靠性；
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