轎車下部車身主焊工位自動焊裝線的仿真

蘇東楠 趙晶 王蕾

摘 要：如今，車型更新換代快，車身的焊裝制造是汽車制造生產中關鍵因素，焊裝線的智能化水平起主導作用。該文采用虛擬分析技術下部車身Ⅰ主焊工位BASE支座靜力學仿真，確保結構設計的合理性；最后使用數字化仿真軟件Robcad，對轎車下部車身自動焊裝線主焊工位進行焊接及搬運過程進行模擬仿真，分析其焊接及搬運路徑，仿真并編寫離線程序，驗證焊接過程的可達性。

關鍵詞：下部車身 主焊工位 BASE支座 靜力學仿真 ROBCAD仿真

中圖分類號：U463.82 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）02（a）-00-02

數字化設計技術與傳統技術相比，大大地提高了焊接質量及穩定性；縮短制造周期、降低生產成本，為工程實際應用提供技術支持和指導性意見；智能化、自動化是制造業未來的發展趨勢，虛擬設計技術與實際工程應用相結合，互相借鑒，使其具有更高的應用價值。

1 對下部車身Ⅰ主焊工位BASE支座靜力學仿真

焊裝生產線中，夾具是其中很關鍵的設備，對整車的生產質量及生產效率影響很大。焊裝夾具一般由焊鉗、BASE、定位夾緊部件、產品、氣路部件、RPS以及測量系統等幾部分組成，如圖1所示。

下部車身Ⅰ主焊工位焊裝線中主要承載部是BASE部件。產品在焊接過程中能否獲得較高的焊接質量，其中很大一部分原因與產品的定位結構是否合理有密切關系，所以要確定最佳的支撐點個數與位置。由于下部車身外形和質量比較大，僅僅使用三點支撐是不能滿足產品自重下的變形要求的，因此需要確定滿足產品焊接質量要求的最少支撐點。

在實際中合理的支撐分布對產品的變形影響比較大，因此需要確定支撐點的個數和位置。從車身產品的特點可以先確定4個支撐點，均勻分布在矩形產品的4個邊角上，這4個支撐點只是整個產品的最優點，但是由于產品過大，簡單的4點支撐不能滿足產品自重下的變形要求，對焊接BASE板施加理論載荷后對焊接BASE進行變形和應變以及應力的校核，利用有限元對其進行分析，產品變形如圖2所示。

通過仿真計算可得安全系數為178，所以該結構穩固，長期使用也不會發生變形。

2 對下部車身Ⅰ主焊點工位焊裝線仿真

ROBCAD機器人仿真的基本功能包括：（1）三維模型及仿真環境的建立；（2）仿真模型參數設定和流程管控；（3）焊接過程機器人仿真模擬驗證；（4）仿真結果分析及離線程序的編寫。

2.1 下部車身Ⅰ主焊工位焊裝線3D LAYOUT布局

通過ROBCAD中的數據導入功能可將下部車身Ⅰ主焊工位焊裝線的二維設計布局圖導入到仿真界面中，將數據文件中的三維數據模型根據導入的二維布局圖放置。在下部車身Ⅰ主焊工位焊裝線的3D LAYOUT中，通過導入其二維布局圖可以使數據模型的放置更加精確，其中數據模型包括機器人模型、機器人導軌、焊鉗、下部車身地板數模、焊鉗修磨器、夾具、搬運抓具、Pickout、輔助設備等。

使用ROBCAD中的LAYOUT布局功能建立下部車身Ⅰ主焊工位焊裝線包含以下步驟：通過Get Component功能調用所需數據模型到仿真窗口，根據2D布局圖中器件的擺放位置將三維模型放置到相對應的位置，下部車身Ⅰ主焊工位焊裝線3D LAYOUT布局窗口如圖3所示。

2.2 下部車身Ⅰ主焊工位焊裝線仿真實例

焊點設置→安裝焊鉗，定義焊鉗關節（選型選擇X型焊鉗）→設定焊接姿態，建立焊接路徑（如圖4所示）→消除機器人理論位置與實際位置偏差→機器人運動路徑仿真→干涉分析（如圖5所示）→離線編程（OLP）。

3 結語

該文首先利用ANSYS對夾具的BASE部件進行靜力學分析，仿真計算可得安全系數為178，所以該結構穩固，長期使用也不會發生變形，驗證BASE部件工作穩定性。然后選取ROBCAD仿真軟件，對轎車下部車身Ⅰ主焊工位進行運動仿真、驗證。通過模擬仿真，驗證規劃方案以及工裝設備符合生產線要求，對生產線可以正常投產起到很大作用。

參考文獻

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