在材料成型加工工艺中，金属焊接是一项应用非常广泛的技术，小到日常生活中的箱体加工，大到远洋货轮的船身连接，都少不了焊接技术的应用。传统的焊接意义在于将金属或其他热塑性材料如塑料牢牢地接合，现如今，焊接结构正朝着超大型、高容量、高参数、超精密、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐动载的方向发展。除提供质量更高、性能更好的各种焊接机械、焊接材料和焊接工艺外，还要求提供各种性能优异的焊接工艺设备，使焊接生产实现自动化和机械化，减少人为因素干扰，达到保证和稳定焊接质量、改善焊工条件、提高生产效率、促进文明生产的目的。

本次毕业设计题目涉及常见的管道法兰组件的焊接工艺以及焊接工装设计，焊接法兰作为管道工程上常用的连接组件，其焊接质量往往可以决定管道组件是否可以满足参数要求。焊接法兰的工艺及其相关工装设计理论发展至今已经形成了比较完备的知识体系，通过相关标准以及理论技术，可以完成大部分零件的焊接工艺方案的设计以及相关工装夹具的设计。

随着科学技术水平的提高，在20世纪80年代初期，工业机器人在先进国家开始普及，根据1988年底国际机器人协会的统计，全世界服役的工业机器人已经有32万多台。其中焊接机器人占的比重较大，它作为主要装备，在机械化、自动化生产线上，在焊接柔性加工单元中得到了广泛的应用。焊接机器人经历三十多年的发展，其技术已经非常成熟，完全成为了一个标准设备，有德国的CLOOS、REIS、KUKA公司，瑞典的ABB公司，奥地利的IGM公司，意大利的CAMAU公司，日本的FANUC、OTC公司的标准焊接机器人。目前国内应用最广泛的是弧焊机器人，其中以德国、日本生产的机器人为多，基本代表了国际领先水准，并且在较早时期就已经配备了接触寻位、电弧跟踪系统，有的还具有机器人与焊接件变位机械同步协调运动的功能。

多年以来，我国的生产线装配都是一个耗时耗力的工作，一般来说需要大量的文件表格来落实，并且具有较大的不确定性，因为工程师很难有时间去考虑制造工艺本身的问题如时间节拍平衡、生产线布置以及工位仿真等等。为了解决这个问题，DELMIA应运而生，作为一款全3D数字化制造解决方案，它能在真实工厂或者生产过程实施之前，在虚拟空间中运作，对真实工厂进行虚拟仿真，提供优化结果的同时有效降低运行成本。同时，DELMIA中的Robotics模块内置工业上广泛使用的机器人库，具备自动碰撞检测的功能，可以建造各种复杂设备，不管是对单个机器人作业单元还是整个工厂的生产线，DELMIA都能够提供相应的解决方案以提高制造质量、精度和效益。

本次设计题目针对于某管道法兰组件焊接工作站的工装设计及仿真，不仅要通过对零件的分析进行焊接工艺分析与焊接工装夹具的设计，同时也要使用DELMIA软件，结合征原电气有限公司的实际情况来组件焊接工作站，并对该生产线进行仿真模拟并提出优化解决方案。将科学的技术与方法用于实际生产中，不仅是为了要掌握相关技术，更是为了提高车间的自动化程度，提高生产效率。

2. 研究的基本内容与方案

本题所研究的内容为管道法兰的焊接工作站，按照内容可以分为三部分：第一部分是管道法兰的焊接工艺分析以及定位夹紧方案；第二部分是创建夹具以及工作站的装配模型；第三部分是工作站整体动态仿真。

首先是要确定具体零件，本题选定的管道法兰如下：

图.本题所选管道法兰组件

第一部分是焊接工艺分析以及定位装夹方案。管道法兰的焊接一般使用分段式焊接，即将法兰组件的整体分为若干部分，然后逐步将组件焊接在一起。这种焊接方案采用氩弧焊焊接方法，焊缝需要具有严格的气密性，需要填丝焊接，焊丝牌号初步定为ER308L或ER308LSi。管道法兰零件的定位可通过定位销或者定位插销与定位基面上的定位元件配合就可使法兰定位。加紧机构可选用孔隙组合夹具，不仅在设计上方便，而且通过装拆可以用于多种管道法兰的夹紧。由于该法兰组件的两个连接法兰位于不同的两个平面，导致了焊接路径也不仅仅在一个平面，因此为了方便焊接机器人运动，需要设置变位机构进行焊接平面的翻转，需要讨论多种管道法兰焊件通用变位机构的可能性。