虚拟制造技术在汽车装配工艺中的应用

作者简介：王佺庆,（1984.8）,男,汉族,湖北十堰人,湖北汽车工业学院,工学学士,助教,从事汽车制造装配、汽车检测与维修技术研究

摘 要：随着我国经济实力和科学技术的不断发展,高科技技术也开始不断被开发和应用,其中之一就是虚拟制造技术（VWT）,虚拟制造技术是一种对产品制造过程进行仿真模拟的仿真技术,主要通过计算机的控制对产品的设计加工、装配检测和产品使用进行模拟和仿真.这样才能够避免产品在制造到使用的过程出现技术问题,从而保证了产品生产的进度和质量.本文就虚拟制造技术在汽车装配工艺中的应用进行了以下的分析探讨.

关 键 词：虚拟制造技术；汽车装配；应用；研究

虚拟制造技术在汽车制造过程中,可以使汽车总装过程实现数字化.汽车部件产品在设计阶段中需要对生产线的设计和制造进行相关的规划,应用虚拟制造技术对汽车的特定工位进行三维数字化模拟仿真,对模拟过程中出现的一些问题进行有效分析,加以完善,减少了产品设计的更改,有效减少设备原型的使用,节约了材料资源,从而提高设计规划的可行性和准确度.总装设计人员在设计和分析产品过程中也因此节约了时间和人力物力,提高了总装设计人员的工作效率,产品的不断完善也让企业赢得更大经济效益和社会地位

DELMIA是一种总装虚拟制造软件,其真正的功能是可以将产品、工艺和资源三方面进行有效地结合,通过三维技术和模拟仿真技术将每个工位全方位地展现,工艺规划人员在观察过程中也可以更加全面地了解产品设计过程和所存问题,以便快速地向设计部门进行汇报反馈,制定相关的调整方案,降低制造成本.

一、数据库的建立

DELMIA中需要使用到众多的元素,这些元素的聚集品就叫做PTS.PTS主要划分为三大部分：产品、工艺和资源,是产品生产过程的相关信息.其中,产品是指汽车部件的一些信息数据,这些信息数据包括了车身件、装配件和标准件等相关内容.工艺则是反映零件的安装方法,还有一些关于工艺的类型、过程和一些工艺问题和反馈等内容.资源则是指生产过程中需要用到的人力和物力,主要包括了车间、工厂、员工、设备等资源.

数据库的建立作用是为了将产品、工艺、资源进行定义,并制定满足于公司相关流程规定的体系.

产品的定义是指在满足公司现有数据资源规范的情况下,对相关的产品数据和模型进行定义,并制定出基于公司产品性能的软件界面,例如相关一些零件部位的名称、数据、性能等.

工艺的定义是指制定与公司的工艺程序相符合的软件界面和工艺体系.

资源的定义则是在公司现有的资源基础上制定出资源体系结构和类型.

在总装设备的划分基础上,建立了13个不同内容的资源库,之中包含了电池设备、检测设备、电气设备等.将这些相关设备器具的3D模型记录到数据库里,可以方便以后进行模拟仿真工作.

二、基础数据的导入

基础数据的导入主要从产品、工艺两个方面进行：

（1）产品相关数据信息的导入：将产品的相关信息数据通过Teamcenter应用软件传送到CATI5中,CATI5再将信息数据通过接口程序传送进DPE里面,再经过脚本程序的开发将相关信息数据传送到BOM表中,产品数据信息属性的定义阶段完成.

（2）工艺参考信息数据的导入：通过脚本程序的使用将参考工艺数据传送到规划工艺文件中.

通过对工艺参考数据的导入,可以更好地建立起公司的工艺模板标准,并将准确的工艺数据和信息确定下来.当有新产品需要生产时,这些参考模板就可以直接导入应用,结合新产品的相关属性和性能再进行适当的调整修改,从而减少工艺规划的时间,提高劳动生产率.

三、工艺规划的初步阶段

先要将写入的产品数据信息与工艺和资源进行关联.例如将材料与产品关联,器具与工艺规划关联.

将数据库中的工艺规划标准模板进行应用,对新产品的工艺进行初步规划,参照相关的工艺标准,对新产品的装配方向进行确定.

新产品的装配方向确定下来之后,将定义好的数据信息通过DELMI5进行仿真模拟试验.通过仿真模拟试验的进行,工作人员可以从中检测新产品装配方向的可行度,部件零件的装配是否错误,是否存在相关的问题和矛盾,这些都是可以通过三维仿真模拟技术反映出来的.在这个仿真过程中,工作人员需要检查的内容有两个,一个是过程中是否存在碰撞,另一个是碰撞发生的具体位置.造成产品碰撞现象的主要原因有三点：①零件的设计和制造过程中出现错误,使零件的形状和尺寸不符合标准,影响装配.②产品在装配过程中的装配路线和方向存在问题,干涉产品装配.③产品装配过程中的零部件装配顺序错误,导致装配过程受到干涉.

由此可见,碰撞对产品装配阶段造成的后果是十分巨大的,相关人员和部门更应该积极设法解决.装配零件在设计阶段出现问题时,会导致产品的装配阶段受到影响,这需要相关人员及时向设计部门汇报反馈,使产品设计得到同步开发.而装配过程中出现的零部件的装配顺序错误和产品装配的方向和路线不合理,这些则需要相关装配人员结合自身的技术经验对装配路线进行合理调整.

四、初步线的平衡

DELMIA应用软件中的ALB模块功能是可以对自动线平衡进行计算,并自动调整.自动线平衡在开始之前还需要进行装配工艺的限制设定：对产品装配的关联性进行分析,确定好工艺规划的过程顺序；结合公司设备模式,对工艺工位进行设置；分析产品结构体系,确定工艺操作位置；工序的操作时间也需要进行设置.

当以上这些相关设定完成之后,还需要在DELMIA构建新的生产线,然后才可以开始自动线平衡的计算阶段.计算完成之后,需要对自动线平衡的计算结果进行评估,在技术经验的基础上再制定调整方案.过后需要再次通过DELMI5进行验证过程,当自动线平衡的可行性得到验证之后,再进行模拟仿真试验.如若还有问题和矛盾出现,应该再次进行调整.

五、工艺详细设计

工艺的详细设计包括了对工位的装配仿真和人机工程分析.

装配仿真过程中,需要进行装配顺序的仿真、装配干涉检查和装配器具的仿真.而人机工程分析则是对装配过程中的操作方法进行模拟仿真,透过这个过程进行对整一个装配过程进行全面的评估检验,从而进行相关的调整,提高产品的生产效率.

六、优化自动线平衡和产品工艺文档输出

当MTM工时分析工作完成后,根据调整后的工时信息对自动线平衡进行优化完善,提高线平衡的可行性.

脚本程序在经过一系列的开发之后,产品工艺得到了优化和改良,工艺文档实现了自动输出.到现在为止,可以自动输出的工艺文档包括了动态标准化作业单即SOS、工艺生产的流程图和工艺规划的文件.这些自动输出的工艺文档,都让工程师的工作难度和工作量有所减轻,产品制造的工作效率也得到了提高,减少了制造问题的发生率.

结束语：

虚拟制造技术的兴起,让制造企业的各个部门之间实现了信息共享,加强了部门之间的合作.另外,产品在设计阶段时,通过虚拟制造技术的应用,工作人员能够及时地发现潜在的一些问题,采取有效方法进行解决,保证了产品制造的质量和效率,从而避免了产品生产工期延误和资金投入过多等相关问题.虚拟制造技术在汽车装配工艺中的应用,提高了汽车生产的效率和质量,减少了不必要的人力物力浪费,节约了资金的投入.（作者单位：十堰职业技术学院汽车工程系）