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

基于數(shù)字孿生的攪拌筒焊裝超柔性智能生產(chǎn)系統(tǒng)通用技術(shù)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(chǎn)系統(tǒng)的組成、工作條件、工作流程、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法。本文件適用于面向工程機(jī)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(chǎn)系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)）的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和應(yīng)用。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)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(yīng)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(xué)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(luò)測量面的簡易法GB/T3785.1電聲學(xué)聲級計(jì)第1部分:規(guī)范GB/T5080.1可靠性試驗(yàn)第1部分：試驗(yàn)條件和統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)原理GB/T5226.1機(jī)械電氣安全機(jī)械電氣設(shè)備第1部分:通用技術(shù)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(jī)械安全防護(hù)裝置固定式和活動式防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)與制造一般要求GB11291.2機(jī)器人與機(jī)器人裝備工業(yè)機(jī)器人的安全要求第2部分:機(jī)器人系統(tǒng)與集成GB/T12467.2金屬材料熔焊質(zhì)量要求第2部分:完整質(zhì)量要求GB/T26153.1-2020離線編程式機(jī)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(gè)性化定制通用要求GB/T30030-2023自動導(dǎo)引車術(shù)語JB/T8896-1999工業(yè)機(jī)器人驗(yàn)收規(guī)則術(shù)語和定義GB/T30030-2013界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。攪拌筒mixingdrum混凝土攪拌運(yùn)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(chǎn)系統(tǒng)superflexibleintelligentproductionsystemformixingdrumweldingbasedondigitaltwins采用“產(chǎn)品孿生—生產(chǎn)孿生—運(yùn)維孿生”的數(shù)字孿生思想進(jìn)行整線規(guī)劃和驗(yàn)證，主要用于在焊接車間中實(shí)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(chǎn)系統(tǒng)。攪拌筒智能焊接生產(chǎn)線intelligentweldingproductionlineformixingdrum通過桁架、機(jī)器人自動組對、機(jī)器人自動焊接等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)攪拌筒自動化生產(chǎn)的生產(chǎn)線。數(shù)字孿生管理系統(tǒng)digitaltwinmanagementsystem以攪拌筒智能焊接生產(chǎn)線所屬設(shè)備的設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、質(zhì)量、運(yùn)維等全生命周期數(shù)據(jù)管理需求，打造對關(guān)鍵數(shù)據(jù)可進(jìn)行數(shù)字化映射、監(jiān)測、診斷、預(yù)測、仿真、優(yōu)化的攪拌筒生產(chǎn)全流程的數(shù)字化管理的系統(tǒng)。自動導(dǎo)引車系統(tǒng)automatedguidedvehicle；AGV具備物料搬運(yùn)能力或操作能力，以輪式（含履帶）移動為特征，基于環(huán)境標(biāo)記物或外部引導(dǎo)信號，沿預(yù)設(shè)線路自主移動的設(shè)備。[來源：GB/T30030-2023，3.1.1]軌道式自動導(dǎo)引車railguidedvehicle；RGV軌道式自動導(dǎo)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(yù)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(biāo)引序號說明：1——拼板卷園區(qū)；2——成型預(yù)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(chǎn)系統(tǒng)組成示意圖拼板卷圓區(qū)包括下列設(shè)備或子系統(tǒng)：葉片分揀工作站；拼板專機(jī)系統(tǒng)；扇形板桁架轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)；輸送系統(tǒng)；卷圓機(jī)系統(tǒng)。成型預(yù)裝區(qū)包括下列設(shè)備或子系統(tǒng)：縱縫焊接工作站；筒節(jié)翻轉(zhuǎn)機(jī)；成型件桁架轉(zhuǎn)運(yùn)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(shè)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(shè)備或子系統(tǒng)：內(nèi)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(bǔ)焊及修磨工作站；筒體轉(zhuǎn)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(chǎn)線數(shù)字孿生系統(tǒng)；攪拌筒生產(chǎn)線集中控制系統(tǒng)。工作條件系統(tǒng)設(shè)備在室內(nèi)安裝運(yùn)行，工作間內(nèi)環(huán)境溫度范圍宜為-5℃～45℃，相對濕度應(yīng)不大于90%，海拔高度應(yīng)不大于1000m。系統(tǒng)安裝地面混凝土強(qiáng)度應(yīng)不小于C25，混凝土厚度應(yīng)不小于300毫米。生產(chǎn)線工作電源電壓與額定電壓應(yīng)保持在±10％之間的范圍內(nèi)。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(jìn)行來聊的分揀上料，然后進(jìn)行拼板焊接、卷圓，再進(jìn)行壓裝組隊(duì)合模、自動焊接等，最后工件下線。拼板卷圓區(qū)、成型預(yù)裝區(qū)、立式組對區(qū)、成型筒后段區(qū)四部分的物料轉(zhuǎn)運(yùn)、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(shí)現(xiàn)。拼板卷圓區(qū)由拼板焊接專機(jī)、桁架、卷圓機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)攪拌筒前錐、中錐、后錐、中筒的拼板卷圓。成型預(yù)裝區(qū)由機(jī)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(jìn)的立式組對工藝，對整筒進(jìn)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(shí)現(xiàn)筒體在7個(gè)工位間的轉(zhuǎn)運(yùn)，X軸總長110m。各個(gè)工位由焊接機(jī)器人、伸縮變位機(jī)、旋轉(zhuǎn)變位機(jī)、XX架、滾輪架等組成。完成內(nèi)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(zhuǎn)運(yùn)、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(shí)現(xiàn)。技術(shù)要求一般要求系統(tǒng)應(yīng)按規(guī)定程序批準(zhǔn)的產(chǎn)品圖樣和技術(shù)文件制造。外購件應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并附有合格證。所有外協(xié)加工件應(yīng)符合產(chǎn)品圖樣的要求。系統(tǒng)應(yīng)布局合理，應(yīng)便于操作，操作按鈕標(biāo)志清晰，便于識別。外觀和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)表面應(yīng)光潔，不應(yīng)存在外觀缺陷，無明顯的裂縫，凹痕及變形等。系統(tǒng)中應(yīng)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(yīng)排列整齊，走向合理，便于維護(hù)。功能與性能產(chǎn)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(jìn)料管與滾道同軸度保證在2mm以內(nèi)。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(nèi)，葉片與筒體間隙不得超過2mm。保證法蘭、滾道、進(jìn)料管三者之間同軸度不得超過3mm。筒體焊達(dá)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(zhì)量應(yīng)符合GB/T12467.2的規(guī)定?；竟δ芤笙到y(tǒng)應(yīng)能實(shí)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(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，運(yùn)動零部件動作應(yīng)靈活、協(xié)調(diào)、準(zhǔn)確、無阻滯和異常聲響。系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置有可靠的聯(lián)鎖功能。系統(tǒng)應(yīng)具備聲光電分級報(bào)警功能。焊接系統(tǒng)每把機(jī)器人焊鉗在夾具和攪拌筒上的通過性，應(yīng)在數(shù)字孿生系統(tǒng)上進(jìn)行模擬，保證焊鉗有良好的通過性。應(yīng)對所在工位攪拌筒進(jìn)行自動識別與確認(rèn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)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(jī)器人點(diǎn)焊精度應(yīng)達(dá)到0.2mm以內(nèi)。系統(tǒng)應(yīng)滿足水流測試及水流量不足自動保護(hù)功能，焊鉗變壓器水流量可達(dá)到6L/min，靜、動鉗臂水流量可達(dá)到4L/min。系統(tǒng)應(yīng)對焊接系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行在線狀態(tài)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)異常狀態(tài)及時(shí)報(bào)警與處理，并實(shí)時(shí)傳入工業(yè)互聯(lián)平臺上。離線編程機(jī)器人應(yīng)具備離線編程功能，通過RCS離線編程軟件包，將機(jī)器人離線程序經(jīng)“虛擬仿真”對機(jī)器人焊接軌跡程序進(jìn)行模擬，驗(yàn)證程序的有效性。離線編程程序下載到機(jī)器人后，機(jī)器人應(yīng)在正常速度5%～30%的低速情況下，通過局部調(diào)整，在線驗(yàn)證是否滿足焊接要求和工藝要求。離線編程軟件應(yīng)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(dāng)，操作舒適、方便。系統(tǒng)應(yīng)具有所屬設(shè)備的設(shè)計(jì)、工藝、生產(chǎn)、質(zhì)量、運(yùn)維等全生命周期數(shù)據(jù)，滿足生產(chǎn)計(jì)劃導(dǎo)入、筒體信息統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)信息統(tǒng)計(jì)、能耗信息統(tǒng)計(jì)、故障信息統(tǒng)計(jì)和LED屏顯示（包括工位狀態(tài)信息和車間生產(chǎn)信息的顯示）和故障聲音報(bào)警等功能。應(yīng)具備對關(guān)鍵數(shù)據(jù)可進(jìn)行數(shù)字化映射、監(jiān)測、診斷、預(yù)測、仿真、優(yōu)化的功能。數(shù)字孿生管理系統(tǒng)軟件應(yīng)符合GB/T42202的規(guī)定?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家有關(guān)電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，主要元器件均經(jīng)過3C標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，性能符合國際電工IEC標(biāo)準(zhǔn)。元器件固定方式用35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌固定在控制柜上，接線方式用接線柱固定并標(biāo)明線號?？刂葡到y(tǒng)輸入點(diǎn)、輸出點(diǎn)各有15%以上的備用點(diǎn)預(yù)留?？刂乒駪?yīng)安裝門開關(guān)和照明燈，應(yīng)具有散熱和防塵措施。信號線應(yīng)采用屏蔽線纜。壓縮空氣壓力值超過額定值的±15%時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能夠自動急停。控制系統(tǒng)所有電氣設(shè)備應(yīng)具備自鎖保持功能，即設(shè)備意外斷電后重新啟動，所有設(shè)備保持在斷電前的狀態(tài)，保證設(shè)備、人員、工件的安全。所有用電設(shè)備外殼應(yīng)可靠接地。噪聲系統(tǒng)設(shè)備在額定負(fù)載和額定速度運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的噪聲，應(yīng)不大于85dB（A）。安全防護(hù)系統(tǒng)設(shè)備中機(jī)器人應(yīng)符合GB11291.2的規(guī)定。電氣系統(tǒng)應(yīng)符合GB/T5226.1的規(guī)定。氣動元件和管路應(yīng)符合GB/T7932的規(guī)定。所有裸露的運(yùn)動部位和底部必須采取安全、可靠的安全防護(hù)措施，安全防護(hù)應(yīng)符合GB/T8196的有關(guān)規(guī)定。安全護(hù)欄高度應(yīng)不低于2m，安全護(hù)欄必須設(shè)置安全門鎖，配置急停操作盒。防護(hù)網(wǎng)底部距離基準(zhǔn)面小于180mm，網(wǎng)眼開口尺寸小于47mm。工作區(qū)域宜設(shè)置安全光柵，以判斷人是否闖入危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)，系統(tǒng)快速響應(yīng)，以保證人身安全。安全回路結(jié)構(gòu)中，所有設(shè)備（節(jié)點(diǎn)）的安全回路應(yīng)串接，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)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(yùn)輸性經(jīng)過6.6的耐運(yùn)輸試驗(yàn)后，結(jié)構(gòu)及零部件應(yīng)無機(jī)械損傷、無彎曲變形，緊固件無松動現(xiàn)象，運(yùn)行應(yīng)正常。連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)在額定負(fù)載和工作速度下，連續(xù)運(yùn)行24h，應(yīng)工作正常。可靠性系統(tǒng)采用平均故障間隔時(shí)間（MTBF）及平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）作為衡量可靠性的指標(biāo)。一般MTBF不小于3000h，MTTR不大于1h。試驗(yàn)方法一般要求檢驗(yàn)采用目測、查驗(yàn)相關(guān)使用說明書、零件樣圖、合格證等技術(shù)文件的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。外觀和結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)對系統(tǒng)表面及其內(nèi)部電器外殼、走線、緊固件等進(jìn)行目視檢查。功能與性能檢驗(yàn)焊接系統(tǒng)檢驗(yàn)導(dǎo)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(jī)器人焊鉗的所有工作軌跡進(jìn)行運(yùn)行模擬。焊接機(jī)器人編輯不同型號的攪拌筒程序，達(dá)到10種以上不同大類攪拌筒的焊接任務(wù)。攪拌筒焊接停止位，用百分尺測量機(jī)器人焊槍在相同焊點(diǎn)的停止位置是否小于0.2mm。通過人為調(diào)整水流量大小檢測水流量不足自動保護(hù)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(shí)，及時(shí)報(bào)警與處理。離線編程離線驗(yàn)證通過軟件軌跡規(guī)劃模塊規(guī)劃出的程序，要進(jìn)行離線仿真驗(yàn)證。在模擬環(huán)境下運(yùn)行機(jī)器人離線加工程序，觀察機(jī)器人與環(huán)境無碰撞或者機(jī)器人各關(guān)節(jié)軸無超限現(xiàn)象。在線程序驗(yàn)證在系統(tǒng)自動運(yùn)行前，要進(jìn)行在線程序驗(yàn)證。人工在機(jī)器人低速狀態(tài)下單步運(yùn)行至可執(zhí)行的機(jī)器人焊接程序，機(jī)器人與周圍環(huán)境無碰撞或者機(jī)器人各關(guān)節(jié)軸無超限現(xiàn)象，同時(shí)機(jī)器人焊鉗與夾具、零件之間的位置關(guān)系滿足焊接要求。在線工藝驗(yàn)證在系統(tǒng)自動運(yùn)行前，要進(jìn)行工藝驗(yàn)證。試焊零件按相應(yīng)產(chǎn)品檢驗(yàn)方法，檢測產(chǎn)品是否合格，不合格需要更新調(diào)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(yàn)試焊3套工件，在數(shù)字化大屏中查看生產(chǎn)計(jì)劃導(dǎo)入、車型信息統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)信息統(tǒng)計(jì)、能耗信息統(tǒng)計(jì)、故障信息統(tǒng)計(jì)等功能是否正常?？刂葡到y(tǒng)檢驗(yàn)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(yàn)相關(guān)使用說明書、合格證等技術(shù)文件的方法檢測。將系統(tǒng)的壓縮空氣壓力調(diào)整至超出額定值±15%以外，系統(tǒng)應(yīng)能夠自動停止。將系統(tǒng)斷電后重新啟動，系統(tǒng)應(yīng)能夠保持在斷電前的狀態(tài)。用萬用表檢測設(shè)備外殼與地排是否導(dǎo)通良好。噪聲測試測試條件系統(tǒng)在額定負(fù)載、額定速度條件下運(yùn)行。測試時(shí)廠房內(nèi)其他設(shè)備不運(yùn)行。在安全圍欄外1.5米處手持聲級計(jì)，人體與聲級計(jì)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(yīng)使用GB/T3785.1中規(guī)定的2型或2型以上的聲級計(jì)，以及準(zhǔn)確度相當(dāng)?shù)钠渌麥y試儀器。A聲級測量按GB/T3768的規(guī)定進(jìn)行。安全防護(hù)檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)備中機(jī)器人檢驗(yàn)按GB11291.2的規(guī)定進(jìn)行。電氣系統(tǒng)安全試驗(yàn)按GB5226.1的規(guī)定進(jìn)行。氣動元件和管路檢驗(yàn)按GB/T7932的規(guī)定進(jìn)行。系統(tǒng)在工作過程中，拍下急停按鈕，系統(tǒng)應(yīng)正常停止。所有裸露運(yùn)動部位和底