基于工业4.0的不锈钢车体侧墙自动组焊系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着中国城市经济的快速发展和城市化水平的提高城市铁路运输车辆的需求大幅度增加。这不仅促进了轨道交通装备制造行业的发展，同时还极大地缓解了当前突出的交通拥堵、环境污染等问题。随着人们对城市轨道交通车辆的安全性、可靠性、舒适性、美观性等各方面要求的提高，优化产品结构及性能、提升产品制造工艺水平已经成为各制造企业抢占市场、提升产品竞争力的必然之举。

不锈钢车体因其具有使用寿命周期长、维修成本低、外形美观等优点，逐步替代了以普通碳钢为主要材料的地铁车辆，现已成为当今城市轨道车辆的主流车型。

在目前的不锈钢车身制造领域中，将模块化的概念引入到车身设计、制造和生产管理的整个环节之中是最显著的特点。目前，主流的不锈钢车体结构主要由车顶、侧墙、底架和端墙四个模块组成。在车体的生产制造过程中，首先制造车体结构的底架、端墙、车顶、侧墙、司机室等其他部件，之后再对车体整体进行焊接，最后进行内部装修、管道铺设和布线。目前，中国很多城市的轨道车辆都采用了模块化结构，例如深圳和广州地铁二号线车辆。采用模块化结构具有许多显著的优势，如方便维护、降低成本、提高劳动效率、有利于国产化的实施等优点。

2. 研究内容与预期目标

1、熟悉地铁车辆的车体结构及选材，采用不同材料(主要对比不锈钢车体结构、铝合金车体结构)的车体结构的特点和优劣;了解并熟悉智能制造的相关知识。

2、熟悉不锈钢车体结构以及地铁车辆的主要组成，具体每一部分结构的生产工艺;尤其是不锈钢车体侧墙的具体结构和生产工艺。

3、针对第二部分的内容，将目前侧墙的生产工艺引入智能制造的概念，规划出智能制造的整体的方案，给出具体的实施方法，相关的机械机构部分用图纸实现,

3. 研究方法与步骤

本文针对现阶段不锈钢车体激光焊侧墙生产过程中的问题，提出了一种基于激光焊工艺的预制侧墙型材结构。通过对侧墙型材模块的结构形式、拼接方式、组焊工艺等方面的研究，为不锈钢侧墙模块的连续化和自动化生产提供一种方法。以达到改进焊接质量、提高生产效率的目的。本文主要的研究内容如下:

(1)通过有限元仿真方法，研究不锈钢预制型材模块的基本结构以及拼接方法等。

(2)通过不锈钢预制型材模块激光焊接过程的数值仿真，研究不同焊接顺序对型材模块焊接质量的影响，达到改善焊接质量、指导实际生产工艺的目的。

4. 参考文献

1、 刘新武，a 型地铁不锈钢车体结构优化研究[d]，大连交通大学硕士学位论文，2019.06

2、 张硕韶，白彦超，阎锋，埃及不锈钢车体焊接结构设计[j]，电焊机，2015，vol.45（12）：132-137

3、 吴志明，侍光磊，焊接机器人在城轨车辆制造中的应用 [j]，金属加工.热加工，2014，10：31-34

5. 工作计划

毕业设计工作进度安排如下：

第1周－第3周，收集参考资料，翻译文献，制定方案，提交开题报告；

第4周－第13周，应用相关软件对关键结构进行设计并绘制设计图；