2020年我国汽车年产量达到2522.5万辆,销售2531.1万辆。加之近些年国家政策对新能源汽车的扶持,新能源汽车的产量达到136.6万辆,同比增长7.5%。销量达到136.7万辆,同比增长10.9%。汽车行业在传统燃油车与新能源车的共同推进下,今后几年依然会拥有较大的市场空间。构成传统汽车和新能源汽车的金属零部件有数千种。其中,同平台下的车辆有超过80%的金属零部件可以通用,金属零部件的焊接工艺也几乎一致。在金属零部件中使用最广泛的一类是小型金属连接件。它的表面孔洞带有螺纹功能,方便各种配件与车身进行连接。生产工艺相同,均由冲压形成的金属半成品与焊接螺母通过电阻焊的方式完成生产。因此,未来汽车主机厂对小型金属连接件的需求量是巨大的。目前,国内外汽车零部件生产厂中依旧大量使用纯人工的方式生产小型金属连接件。人工在进行长时间高强度的重复劳动后极易产生疲劳,影响效率和良品率。手指被电阻焊机压伤的安全事故也时有发生。各生产厂对小型金属连接件的焊接工艺流程进行自动化改造的需求十分迫切。需要在焊接工艺流程中尽可能降低人工的参与程度,在保证产品质量的前提下进一步提高生产效率。本文针对襄阳精鑫电子设备制造有限公司需要使用自动化设备来代替人工操作的实际需求,提出了基于PLC技术的自动电阻焊工作站系统。重在解决电阻焊焊接工艺中因自动化程度低而带来的问题。系统采用了核心控制部分与子系统控制部分分离的设计方案。其中,核心控制部分使用PLC对系统总体进行控制。PLC输出端仅向子系统发送特定长度的方波信号,控制各个子系统启动。各个子系统内部拥有由时间继电器、接近开关、中间继电器等硬件组成的控制电路。在接收到PLC发送的方波信号后,子系统会自动进入到循环流程中。当某一子系统循环到关键节点后会向PLC发送电平信号,请求PLC调配其它子系统来配合工作。最终达到多设备协同完成电阻焊焊接操作的目的。这样的设计无需在PLC端对每个子系统内部的具体操作流程进行编程。PLC端仅储存自动电阻焊工作站工作时各个子系统依次启动的程序即可,程序精简。因此,可以使用低成本的PLC器件实现复杂工作站系统的控制。大大降低了研发成本。也方便后期对子系统中某一步骤进行修改与调试。目前针对人工操作存在的问题,一些解决方案仅使用功能单一的设备替代电阻焊接工艺流程中的某些人工步骤。例如,用螺母输送机配合电阻焊机的方案。仅替代了手工放置螺母的步骤,但仍需人工将金属半成品放入电阻焊机。这样依然会出现定位孔与定位销不同心和金属半成品底面与下电极面出现点接触的问题。而市面上的多设备自动电阻焊工作站的控制方式多使用PLC集中控制,需在PLC端对每个子系统内部的具体操作流程进行编程。使用成本较高,后期调整复杂。这样的工作站适合生产大批量且产品单一的产品,并不适合品种多样的小型金属连接件。因此,为了更好的降低使用成本和人工参与程度,同时适配品种多产量大的小型金属连接件,本文主要做了以下几点设计:1、核心控制部分设计。设计了自动电阻焊工作站系统的工作流程;梳理了PLC与各子系统之间的触发条件,并以此为基础设计了信号触发电路和请求信号发送电路。实现了PLC对各个子系统的控制。2、改进型螺母输送机设计。重新改进了螺母输送机的控制部分和螺母传送部分的设计。使其兼容M5、M6两种规格的焊接螺母;使用时间继电器、中间继电器等硬件组成了内部控制电路,大幅减低了成本,也便于后期对执行机构的延时时长进行修改。实现了使用一台螺母输送机输送两种规格螺母的功能。3、半成品输送机设计。针对品种多样的金属半成品设计了半成品输送机。设计中针对不同种类的半成品,在传送带上划分不同的人工摆放区域。保证堆叠放置的金属半成品被送至拾取区域后,半成品底部的被窄边相对于机器人的位置始终相同,便于机器人的夹取。实现了将不同种类的半成品输送至拾取区的功能。4、机器人系统的工作流程设计。设计了机器人子系统的工作流程。将金属半成品设置为机器人抓取的目标物体。完成目标物体的空间位置及姿态分析。为机器人提供了关键位置点的坐标信息。将坐标信息输入机器人示教器,机器人能够根据流程,控制夹爪运动至目标点完成抓取操作。实现了使用机器人代替人工传递金属半成品的功能。