基于數(shù)字孿生的攪拌筒焊裝超柔性智能生產系統(tǒng)通用技術條件

基于數(shù)字孿生的攪拌筒焊裝超柔性智能生產系統(tǒng)通用技術條件范圍本文件規(guī)定了基于數(shù)字孿生的攪拌筒焊裝超柔性智能生產系統(tǒng)的組成、工作條件、工作流程、技術要求、試驗方法。本文件適用于面向工程機械制造行業(yè)的基于數(shù)字孿生的攪拌筒焊裝超柔性智能生產系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)）的設計、制造、檢驗和應用。規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T3768聲學聲壓法測定噪聲源聲功率級和聲能量級采用反射面上方包絡測量面的簡易法GB/T3785.1電聲學聲級計第1部分:規(guī)范GB/T5080.1可靠性試驗第1部分：試驗條件和統(tǒng)計檢驗原理GB/T5226.1機械電氣安全機械電氣設備第1部分:通用技術條件GB/T7932氣動對系統(tǒng)及其元件的一般規(guī)則和安全要求GB/T8196機械安全防護裝置固定式和活動式防護裝置的設計與制造一般要求GB11291.2機器人與機器人裝備工業(yè)機器人的安全要求第2部分:機器人系統(tǒng)與集成GB/T12467.2金屬材料熔焊質量要求第2部分:完整質量要求GB/T26153.1-2020離線編程式機器人柔性加工系統(tǒng)第1部分:通用要求GB/T42202智能制造大規(guī)模個性化定制通用要求GB/T30030-2023自動導引車術語JB/T8896-1999工業(yè)機器人驗收規(guī)則術語和定義GB/T30030-2013界定的以及下列術語和定義適用于本文件。攪拌筒mixingdrum混凝土攪拌運輸車用的攪拌筒體?；跀?shù)字孿生的攪拌筒焊裝超柔性智能生產系統(tǒng)superflexibleintelligentproductionsystemformixingdrumweldingbasedondigitaltwins采用“產品孿生—生產孿生—運維孿生”的數(shù)字孿生思想進行整線規(guī)劃和驗證，主要用于在焊接車間中實現(xiàn)攪拌筒筒體成型過程中的上件、拼板、卷圓、焊接、壓入、組對、輸送、在線檢測、數(shù)據(jù)采集、智能監(jiān)控等的生產系統(tǒng)。攪拌筒智能焊接生產線intelligentweldingproductionlineformixingdrum通過桁架、機器人自動組對、機器人自動焊接等系統(tǒng)實現(xiàn)攪拌筒自動化生產的生產線。數(shù)字孿生管理系統(tǒng)digitaltwinmanagementsystem以攪拌筒智能焊接生產線所屬設備的設計、工藝、生產、質量、運維等全生命周期數(shù)據(jù)管理需求，打造對關鍵數(shù)據(jù)可進行數(shù)字化映射、監(jiān)測、診斷、預測、仿真、優(yōu)化的攪拌筒生產全流程的數(shù)字化管理的系統(tǒng)。自動導引車系統(tǒng)automatedguidedvehicle；AGV具備物料搬運能力或操作能力，以輪式（含履帶）移動為特征，基于環(huán)境標記物或外部引導信號，沿預設線路自主移動的設備。[來源：GB/T30030-2023，3.1.1]軌道式自動導引車railguidedvehicle；RGV軌道式自動導引，有軌穿梭小車。組成、工作條件、工作流程系統(tǒng)組成系統(tǒng)主要由拼板卷圓區(qū)、成型預裝區(qū)、立式組對區(qū)、成型筒后段區(qū)等部分組成，組成示意圖見圖1。標引序號說明：1——拼板卷園區(qū)；2——成型預裝區(qū)；3——立式組對區(qū)；4——成型筒后段區(qū)?；跀?shù)字孿生的攪拌筒焊裝超柔性智能生產系統(tǒng)組成示意圖拼板卷圓區(qū)包括下列設備或子系統(tǒng)：葉片分揀工作站；拼板專機系統(tǒng)；扇形板桁架轉運系統(tǒng)；輸送系統(tǒng)；卷圓機系統(tǒng)。成型預裝區(qū)包括下列設備或子系統(tǒng)：縱縫焊接工作站；筒節(jié)翻轉機；成型件桁架轉運系統(tǒng)；封頭及前錐自動組對工作站；滾道及隨行工裝自動壓裝工作站；后錐后段人工焊接變位系統(tǒng)。立式組對區(qū)包括下列設備或子系統(tǒng)：立式組對桁架系統(tǒng)；立式組對工作站。成型筒后段區(qū)包括下列設備或子系統(tǒng)：內環(huán)縫焊接及劃線工作站；葉片擺搭工作站；葉片螺旋焊縫焊接工作站；筒體合模工作站；筒體外環(huán)縫焊接工作站；人工補焊及修磨工作站；筒體轉序桁架系統(tǒng)；筒體在線檢測系統(tǒng)。其他系統(tǒng)：AGV系統(tǒng)；RGV系統(tǒng)；攪拌筒生產線數(shù)字孿生系統(tǒng)；攪拌筒生產線集中控制系統(tǒng)。工作條件系統(tǒng)設備在室內安裝運行，工作間內環(huán)境溫度范圍宜為-5℃～45℃，相對濕度應不大于90%，海拔高度應不大于1000m。系統(tǒng)安裝地面混凝土強度應不小于C25，混凝土厚度應不小于300毫米。生產線工作電源電壓與額定電壓應保持在±10％之間的范圍內。壓縮空氣壓力：0.5Mpa～0.8Mpa。系統(tǒng)工作流程系統(tǒng)主要工作流程為首先進行來聊的分揀上料，然后進行拼板焊接、卷圓，再進行壓裝組隊合模、自動焊接等，最后工件下線。拼板卷圓區(qū)、成型預裝區(qū)、立式組對區(qū)、成型筒后段區(qū)四部分的物料轉運、工序銜接等通過AGV、RGV、桁架系統(tǒng)、數(shù)字孿生管理系統(tǒng)等實現(xiàn)。拼板卷圓區(qū)由拼板焊接專機、桁架、卷圓機等設備實現(xiàn)攪拌筒前錐、中錐、后錐、中筒的拼板卷圓。成型預裝區(qū)由機器人完成縱縫焊接，各工作站完成錐體的封頭、隨行工裝、滾道壓入和后錐的組對。立式組對區(qū)采用先進的立式組對工藝，對整筒進行高精度對中組對。成形筒后段區(qū)采用3臺聯(lián)動桁架實現(xiàn)筒體在7個工位間的轉運，X軸總長110m。各個工位由焊接機器人、伸縮變位機、旋轉變位機、XX架、滾輪架等組成。完成內環(huán)焊接、劃雙螺旋線、葉片擺搭、葉片滿焊、合模組對、外環(huán)焊接、滿焊打磨、下線等工序。各區(qū)的物料轉運、工序銜接等通過AGV、RGV、桁架系統(tǒng)、數(shù)字孿生管理系統(tǒng)等實現(xiàn)。技術要求一般要求系統(tǒng)應按規(guī)定程序批準的產品圖樣和技術文件制造。外購件應符合相應標準的要求，并附有合格證。所有外協(xié)加工件應符合產品圖樣的要求。系統(tǒng)應布局合理，應便于操作，操作按鈕標志清晰，便于識別。外觀和結構系統(tǒng)表面應光潔，不應存在外觀缺陷，無明顯的裂縫，凹痕及變形等。系統(tǒng)中應緊固的部分必須無松動，潤滑和冷卻均需良好。系統(tǒng)中的電氣線路、管道應排列整齊，走向合理，便于維護。功能與性能產品下線要求拼板錯邊量不得超過0.5mm，卷圓對接間隙不得超過1mm。封頭與前錐組對間隙不得超過1.5mm，錯邊量不得超過1.5mm。后錐后段大端面與軌道間距尺寸偏移量不得大于1.5mm。進料管與滾道同軸度保證在2mm以內。各筒體（含前錐、中筒、中錐等）組對間隙不得超過1.5mm，錯邊量不得超過1.5mm。攪拌葉片與螺旋線偏移量在±1mm以內，葉片與筒體間隙不得超過2mm。保證法蘭、滾道、進料管三者之間同軸度不得超過3mm。筒體焊達率（不含葉片）不得小于90%，焊縫余高不得超過2mm，焊縫均勻飽滿，不得有虛焊、燒穿、夾渣、氣孔等焊接缺陷。焊接質量應符合GB/T12467.2的規(guī)定。基本功能要求系統(tǒng)應能實現(xiàn)攪拌筒筒體成型過程中的上件、拼板、卷圓、焊接、壓入、組對、輸送、在線檢測、數(shù)據(jù)采集、智能監(jiān)控等功能。系統(tǒng)應運轉平穩(wěn)，運動零部件動作應靈活、協(xié)調、準確、無阻滯和異常聲響。系統(tǒng)應設置有可靠的聯(lián)鎖功能。系統(tǒng)應具備聲光電分級報警功能。焊接系統(tǒng)每把機器人焊鉗在夾具和攪拌筒上的通過性，應在數(shù)字孿生系統(tǒng)上進行模擬，保證焊鉗有良好的通過性。應對所在工位攪拌筒進行自動識別與確認，實現(xiàn)機器人自動執(zhí)行不同焊接程序完成10種以上大類攪拌筒的焊接。機器人點焊精度應達到0.2mm以內。系統(tǒng)應滿足水流測試及水流量不足自動保護功能，焊鉗變壓器水流量可達到6L/min，靜、動鉗臂水流量可達到4L/min。系統(tǒng)應對焊接系統(tǒng)運行進行在線狀態(tài)監(jiān)控，實現(xiàn)系統(tǒng)異常狀態(tài)及時報警與處理，并實時傳入工業(yè)互聯(lián)平臺上。離線編程機器人應具備離線編程功能，通過RCS離線編程軟件包，將機器人離線程序經“虛擬仿真”對機器人焊接軌跡程序進行模擬，驗證程序的有效性。離線編程程序下載到機器人后，機器人應在正常速度5%～30%的低速情況下，通過局部調整，在線驗證是否滿足焊接要求和工藝要求。離線編程軟件應符合GB/T26153.1-2020中4.4的規(guī)定。數(shù)字孿生管理系統(tǒng)軟件界面簡潔，布局合理，色彩搭配適當，操作舒適、方便。系統(tǒng)應具有所屬設備的設計、工藝、生產、質量、運維等全生命周期數(shù)據(jù)，滿足生產計劃導入、筒體信息統(tǒng)計、生產信息統(tǒng)計、能耗信息統(tǒng)計、故障信息統(tǒng)計和LED屏顯示（包括工位狀態(tài)信息和車間生產信息的顯示）和故障聲音報警等功能。應具備對關鍵數(shù)據(jù)可進行數(shù)字化映射、監(jiān)測、診斷、預測、仿真、優(yōu)化的功能。數(shù)字孿生管理系統(tǒng)軟件應符合GB/T42202的規(guī)定?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)的設計應符合國家有關電氣設計標準和規(guī)范，主要元器件均經過3C標準認證，性能符合國際電工IEC標準。元器件固定方式用35mm標準導軌固定在控制柜上，接線方式用接線柱固定并標明線號?？刂葡到y(tǒng)輸入點、輸出點各有15%以上的備用點預留?？刂乒駪惭b門開關和照明燈，應具有散熱和防塵措施。信號線應采用屏蔽線纜。壓縮空氣壓力值超過額定值的±15%時，系統(tǒng)應能夠自動急停?？刂葡到y(tǒng)所有電氣設備應具備自鎖保持功能，即設備意外斷電后重新啟動，所有設備保持在斷電前的狀態(tài)，保證設備、人員、工件的安全。所有用電設備外殼應可靠接地。噪聲系統(tǒng)設備在額定負載和額定速度運行時所產生的噪聲，應不大于85dB（A）。安全防護系統(tǒng)設備中機器人應符合GB11291.2的規(guī)定。電氣系統(tǒng)應符合GB/T5226.1的規(guī)定。氣動元件和管路應符合GB/T7932的規(guī)定。所有裸露的運動部位和底部必須采取安全、可靠的安全防護措施，安全防護應符合GB/T8196的有關規(guī)定。安全護欄高度應不低于2m，安全護欄必須設置安全門鎖，配置急停操作盒。防護網底部距離基準面小于180mm，網眼開口尺寸小于47mm。工作區(qū)域宜設置安全光柵，以判斷人是否闖入危險區(qū)內，系統(tǒng)快速響應，以保證人身安全。安全回路結構中，所有設備（節(jié)點）的安全回路應串接，任何一個節(jié)點發(fā)生緊急停車，其它環(huán)節(jié)動力源均被斷開，最大程度保證系統(tǒng)和工作人員安全。耐運輸性經過6.6的耐運輸試驗后，結構及零部件應無機械損傷、無彎曲變形，緊固件無松動現(xiàn)象，運行應正常。連續(xù)運轉系統(tǒng)在額定負載和工作速度下，連續(xù)運行24h，應工作正常?？煽啃韵到y(tǒng)采用平均故障間隔時間（MTBF）及平均修復時間（MTTR）作為衡量可靠性的指標。一般MTBF不小于3000h，MTTR不大于1h。試驗方法一般要求檢驗采用目測、查驗相關使用說明書、零件樣圖、合格證等技術文件的方法進行檢驗。外觀和結構檢驗對系統(tǒng)表面及其內部電器外殼、走線、緊固件等進行目視檢查。功能與性能檢驗焊接系統(tǒng)檢驗導入夾具和攪拌筒數(shù)據(jù)模型，通過數(shù)字孿生系統(tǒng)對機器人焊鉗的所有工作軌跡進行運行模擬。焊接機器人編輯不同型號的攪拌筒程序，達到10種以上不同大類攪拌筒的焊接任務。攪拌筒焊接停止位，用百分尺測量機器人焊槍在相同焊點的停止位置是否小于0.2mm。通過人為調整水流量大小檢測水流量不足自動保護功能是否正常。在焊接系統(tǒng)焊接過程中，通過目測流量儀表數(shù)據(jù)檢查水流量是否正常。通過系統(tǒng)軟件在線監(jiān)控焊接狀態(tài)，出現(xiàn)異常時，及時報警與處理。離線編程離線驗證通過軟件軌跡規(guī)劃模塊規(guī)劃出的程序，要進行離線仿真驗證。在模擬環(huán)境下運行機器人離線加工程序，觀察機器人與環(huán)境無碰撞或者機器人各關節(jié)軸無超限現(xiàn)象。在線程序驗證在系統(tǒng)自動運行前，要進行在線程序驗證。人工在機器人低速狀態(tài)下單步運行至可執(zhí)行的機器人焊接程序，機器人與周圍環(huán)境無碰撞或者機器人各關節(jié)軸無超限現(xiàn)象，同時機器人焊鉗與夾具、零件之間的位置關系滿足焊接要求。在線工藝驗證在系統(tǒng)自動運行前，要進行工藝驗證。試焊零件按相應產品檢驗方法，檢測產品是否合格，不合格需要更新調整工藝參數(shù)，直至焊接合格為止。數(shù)字孿生管理系統(tǒng)軟件檢驗試焊3套工件，在數(shù)字化大屏中查看生產計劃導入、車型信息統(tǒng)計、生產信息統(tǒng)計、能耗信息統(tǒng)計、故障信息統(tǒng)計等功能是否正常。控制系統(tǒng)檢驗控制系統(tǒng)主要元器件及控制柜安裝狀態(tài)采用目測、查驗相關使用說明書、合格證等技術文件的方法檢測。將系統(tǒng)的壓縮空氣壓力調整至超出額定值±15%以外，系統(tǒng)應能夠自動停止。將系統(tǒng)斷電后重新啟動，系統(tǒng)應能夠保持在斷電前的狀態(tài)。用萬用表檢測設備外殼與地排是否導通良好。噪聲測試測試條件系統(tǒng)在額定負載、額定速度條件下運行。測試時廠房內其他設備不運行。在安全圍欄外1.5米處手持聲級計，人體與聲級計距離0.5米以上，與地面距離仍保持1.2米左右。測試儀器應使用GB/T3785.1中規(guī)定的2型或2型以上的聲級計，以及準確度相當?shù)钠渌麥y試儀器。A聲級測量按GB/T3768的規(guī)定進行。安全防護檢驗系統(tǒng)設備中機器人檢驗按GB11291.2的規(guī)定進行。電氣系統(tǒng)安全試驗按GB5226.1的規(guī)定進行。氣動元件和管路檢驗按GB/T7932的規(guī)定進行。系統(tǒng)在工作過程中，拍下急停按鈕，系統(tǒng)應正常停止。所有裸露運動部位和底