设计切割与焊接一体化生产系统及其生产方法

技术领域

本发明属于设计切割与焊接一体化生产技术领域，具体涉及一种设计切割与焊接一体化生产方法和一种设计切割与焊接一体化生产系统。

背景技术

激光切割机是将从激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。

激光切割加工是用激光光束代替了传统的机械刀，具有精度高，切割快速，不局限于切割图案限制，自动排版节省材料，切口平滑，加工成本低等特点，已经逐渐改进或取代于传统的金属切割工艺设备。激光刀头的机械部分与工件无接触，在工作中不会对工件表面造成划伤；激光切割速度快，切口光滑平整，一般无需后续加工；切割热影响区小，板材变形小，切缝窄(0.1mm-0.3mm)；切口没有机械应力，无剪切毛刺；加工精度高，重复性好，不损伤材料表面；数控编程，可加工任意的平面图，可以对幅面很大的整板切割，无需开模具，经济省时。

随著社会的进步，社会的需要种类越来越多，导致越来越多规模不一的公司，其中大多数是中小公司。这些公司对金属进行切割和焊接都需要，由于规模和产能的限制，没有地方和投资需要，对具有切割和焊接功能的激光机很是需要，然后现有的设备切割和焊接都是分开进行的，造成其成本高，且工作效率低。

公开号为：CN209303901U，主题名称为一种具有金属切割与焊接功能的激光机的实用新型，其虽然提及了切割和焊接一体，但是却没有将最初的设计也加入系统，实现设计、切割和焊接的一体化，因此，数字化、智能化和流程化上有待提高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供设计切割与焊接一体化生产系统及其生产方法，其实现了机械工具类生产数字化高效设计、切割与机器人焊接的高度智能化、数字化、流程化，并实现设计与生产的无缝对接整合。

本发明的另一目的在于提供设计切割与焊接一体化生产系统及其生产方法，其将设计、切割和焊接进行一体化，通过实施技改和机器换人，采用高效的数字化集成设计、光纤激光切割和配套机器人焊接，既实现了产品设计高效及产品专有技术的保密可控，又提高了产品产率，缩短了生产交付期，真正做到公司产品制造关键环节生产技术的可编程、软件化。

本发明的另一目的在于提供设计切割与焊接一体化生产系统及其生产方法，其具有先进的生产动作模式，将关键环节数字化改造，不降低业务原有质控流程，成本低，改造性价比高。

本发明的另一目的在于提供设计切割与焊接一体化生产系统及其生产方法，机器人焊接具有编程功能，提供了程序创建、程序注释、程序删除、程序复制、动作切换、示教点创建、焊接编程示例、摆焊设置、触碰感应指令、零点校正和文件备份等功能模块，可以让操作技术人员快速地完成指令输入，按设计定义高效地完成各类焊接任务。

为达到以上目的，本发明提供一种设计切割与焊接一体化生产方法，包括以下步骤：

步骤S1：建模模块根据第一需求和第二需求进行建模，以获得第一模型数据，并且将第一模型数据分别进行第一处理和第二处理，以获得第一处理数据和第二处理数据；

步骤S2：数控光纤激光切割机根据第一处理数据对初始材料进行初始加工，以获得第一中间体(加工毛坯件)，并且对第一中间体进行再次加工(落料和激光下料)，以获得第二中间体(成型件)；

步骤S3：焊接机器人对第二中间体进第三处理，以获得最终产品，并且进行产品入库。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S1具体实施为以下步骤：

步骤S1.1：对第一模型数据进行第一处理，以获得第一处理数据，第一处理包括图纸确认、建立初样工程图、建议初期BOM表和初步报价；

步骤S1.2：在第一处理的基础上对第一处理数据进行第二处理，以获得第二处理数据，第二处理包括初样制作、试验大纲、样机评估与测试和初样确认 (还包括客户反馈)；

步骤S1.3：将第二处理数据反馈到步骤S1，并且结合第一需求和第二需求再次进行建模，以获得最终的模型数据和最终的第一处理数据，并且执行步骤S2。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S2中的再次加工包括落料和激光下料。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S3具体实施为以下步骤：

步骤S3.1：将第二中间体进行钻孔；

步骤S3.2：钻孔完成后的第二中间体通过焊接机器人进行焊接；

步骤S3.3：对焊接后的第二中间体进行抛丸处理；

步骤S3.4：对抛丸处理后的第二中间体进行装配和喷涂处理，以获得最终产品。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，数控光纤激光切割机包括制冷控制系统、数控系统工作界面模块、数控系统调高模块、数控系统电器控制模块和数控试验机。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述焊接机器人包括焊接程序创建界面、动作切换界面、示教点创建界面、摆焊设置界面、碰触感应器指令添加界面和零点校正模块，所述焊接程序创建界面用于编写焊接程序，以获得焊接程序数据，所述动作切换界面用于焊接机器人选择到达指定位置的移动方式，所述摆焊设置界面根据焊接程序数据对第二中间体进行焊接，所述碰触感应器指令添加界面用于自动修正焊接轨迹，所述零点校正模块用于零点丢失时进行重新校正。

为达到以上目的，本发明还提供一种设计切割与焊接一体化生产系统，用于实施一种设计切割与焊接一体化生产方法，包括建模模块、数控光纤激光切割机和焊接机器人，其中：

模模块根据第一需求和第二需求进行建模，以获得第一模型数据，并且将第一模型数据分别进行第一处理和第二处理，以获得第一处理数据和第二处理数据；

数控光纤激光切割机根据第一处理数据对初始材料进行初始加工，以获得第一中间体(加工毛坯件)，并且对第一中间体进行再次加工(落料和激光下料)，以获得第二中间体(成型件)；

焊接机器人对第二中间体进第三处理，以获得最终产品，并且进行产品入库。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，数控光纤激光切割机包括制冷控制系统、数控系统工作界面模块、数控系统调高模块、数控系统电器控制模块和数控试验机。

作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述焊接机器人包括焊接程序创建界面、动作切换界面、示教点创建界面、摆焊设置界面、碰触感应器指令添加界面和零点校正模块，所述焊接程序创建界面用于编写焊接程序，以获得焊接程序数据，所述动作切换界面用于焊接机器人选择到达指定位置的移动方式，所述摆焊设置界面根据焊接程序数据对第二中间体进行焊接，所述碰触感应器指令添加界面用于自动修正焊接轨迹，所述零点校正模块用于零点丢失时进行重新校正。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

在本发明的优选实施例中，本领域技术人员应注意，本发明所涉及的钻孔、焊接和喷涂等可被视为现有技术。

优选实施例。

本发明公开了一种设计切割与焊接一体化生产方法，包括以下步骤：

步骤S1：建模模块根据第一需求和第二需求进行建模，以获得第一模型数据，并且将第一模型数据分别进行第一处理和第二处理，以获得第一处理数据和第二处理数据；

步骤S2：数控光纤激光切割机根据第一处理数据对初始材料进行初始加工，以获得第一中间体(加工毛坯件)，并且对第一中间体进行再次加工(落料和激光下料)，以获得第二中间体(成型件)；

步骤S3：焊接机器人对第二中间体进第三处理，以获得最终产品，并且进行产品入库。

具体的是，步骤S1具体实施为以下步骤：

步骤S1.1：对第一模型数据进行第一处理，以获得第一处理数据，第一处理包括图纸确认、建立初样工程图、建议初期BOM表和初步报价；

步骤S1.2：在第一处理的基础上对第一处理数据进行第二处理，以获得第二处理数据，第二处理包括初样制作、试验大纲、样机评估与测试和初样确认 (还包括客户反馈)；

步骤S1.3：将第二处理数据反馈到步骤S1，并且结合第一需求和第二需求再次进行建模，以获得最终的模型数据和最终的第一处理数据，并且执行步骤S2。

更具体的是，步骤S2中的再次加工包括落料和激光下料。

进一步的是，步骤S3具体实施为以下步骤：

步骤S3.1：将第二中间体进行钻孔；

步骤S3.2：钻孔完成后的第二中间体通过焊接机器人进行焊接；

步骤S3.3：对焊接后的第二中间体进行抛丸处理；

步骤S3.4：对抛丸处理后的第二中间体进行装配和喷涂处理，以获得最终产品。

更进一步的是，数控光纤激光切割机包括制冷控制系统(液晶显示微电脑控制器，精确控制水温)、数控系统工作界面模块(平机切割、管材切割)、数控系统调高模块(配合切割软件实现高度跟踪、穿孔、寻边、上抬、光路补偿等功能)、数控系统电器控制模块(运动控制、减少干扰)和数控试验机(开发检测)。

优选地，所述焊接机器人包括焊接程序创建界面、动作切换界面、示教点创建界面、摆焊设置界面、碰触感应器指令添加界面和零点校正模块，所述焊接程序创建界面用于编写焊接程序，以获得焊接程序数据，所述动作切换界面用于焊接机器人选择到达指定位置的移动方式，所述摆焊设置界面根据焊接程序数据对第二中间体进行焊接，所述碰触感应器指令添加界面用于自动修正焊接轨迹，所述零点校正模块用于零点丢失时进行重新校正。

本发明还公开了一种设计切割与焊接一体化生产系统，用于实施一种设计切割与焊接一体化生产方法，包括建模模块、数控光纤激光切割机和焊接机器人，其中：

模模块根据第一需求和第二需求进行建模，以获得第一模型数据，并且将第一模型数据分别进行第一处理和第二处理，以获得第一处理数据和第二处理数据；

数控光纤激光切割机根据第一处理数据对初始材料进行初始加工，以获得第一中间体(加工毛坯件)，并且对第一中间体进行再次加工(落料和激光下料)，以获得第二中间体(成型件)；

焊接机器人对第二中间体进第三处理，以获得最终产品，并且进行产品入库。

具体的是，数控光纤激光切割机包括制冷控制系统(液晶显示微电脑控制器，精确控制水温)、数控系统工作界面模块(平机切割、管材切割)、数控系统调高模块(配合切割软件实现高度跟踪、穿孔、寻边、上抬、光路补偿等功能)、数控系统电器控制模块(运动控制、减少干扰)和数控试验机(开发检测)。

更具体的是，所述焊接机器人包括焊接程序创建界面、动作切换界面、示教点创建界面、摆焊设置界面、碰触感应器指令添加界面和零点校正模块，所述焊接程序创建界面用于编写焊接程序，以获得焊接程序数据，所述动作切换界面用于焊接机器人选择到达指定位置的移动方式，所述摆焊设置界面根据焊接程序数据对第二中间体进行焊接，所述碰触感应器指令添加界面用于自动修正焊接轨迹，所述零点校正模块用于零点丢失时进行重新校正。

优选地，设计、落料、焊接一体化：

3D造型设计：按客户需求和市场信息，提出设计方案并通过建模模块(例如Solidworks软件)进行产品的3D造型建模，经客户确认，初样工程图建立 BOM表，初步报价；

按设计自动落料：样品3D设计图，按图纸尺寸外观，设计模型传送到光纤激光切割机，按图数据落料，采用交互式套料，共边切割连续切割，以及剩余钢板的套料，实现原料高效使用，达到废料最小化；

按图纸自动焊接：对来自生产加工及购入的零配件，按设计零件设计图，焊接构件，控制焊接强度、焊痕探伤，充气泄露检查及硬度与焊接强度检查，构件完成送入抛丸处理。

优选地，本发明降低了生产线用工数，缩短了产品交货期，整体架构设计合理、技术先进，可移植性强，对机械工具的生产智能化、高效化有很强的指导性。

优选地，为确保系统的稳定可靠，避免信号干扰，在电气工艺上，采取了以下措施来进行保障：

1.主电路元件与控制电路元件布局分块连线分流。

2.关键控制元件导线选用屏蔽线或双绞线。

3.电机与驱动器的连接采用单独出线口不与其它任何接线并行。

4.I/O接口板、控制器、传感器与其连接元器件近可能靠近。

5.设备上下层连接线采用航插电连接器和Weidmuller接线端子过度。

值得一提的是，本发明专利申请涉及的钻孔、焊接和喷涂等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。

对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。