虛擬制造技術(shù)在汽車裝配工藝中的應(yīng)用

王宏

摘 要：隨著我國汽車制造工藝技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬制造技術(shù)也取得了巨大突破，日益成熟，并且在汽車裝配過程中得到廣泛的應(yīng)用，取得了顯著的成果。汽車裝配相關(guān)技術(shù)人員通過模擬技術(shù)為汽車裝配過程的完成提供了有效的發(fā)展路徑，在汽車制造過程中有效解決了各種問題，提供了新的機(jī)會(huì)，促進(jìn)了虛擬制造技術(shù)在汽車裝配過程中的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：虛擬制造技術(shù);汽車;裝配工藝;實(shí)踐應(yīng)用

1 虛擬制造技術(shù)

虛擬制造技術(shù)（簡稱VMT）是以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為理論核心，通過計(jì)算機(jī)建模技術(shù)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)及零件制造、裝配等各項(xiàng)生產(chǎn)過程統(tǒng)一建模，模擬全套生產(chǎn)加工過程，從而預(yù)估產(chǎn)品的實(shí)際使用情況、技術(shù)性能，檢測技術(shù)問題，優(yōu)化工藝生產(chǎn)路線。在設(shè)計(jì)初始階段，首先利用計(jì)算機(jī)模擬出制造過程中各項(xiàng)參數(shù)的變化趨勢，并分析其對產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響，再預(yù)測產(chǎn)品制造成本和各項(xiàng)性能，有利于更加經(jīng)濟(jì)、有效地組織生產(chǎn)加工步驟，使資源得以合理配置，最終達(dá)到產(chǎn)品制造成本與生產(chǎn)周期最小化，設(shè)計(jì)品質(zhì)最優(yōu)化，生產(chǎn)效率最高化。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對零部件的制造過程、加工方法、加工工序、工藝過程、工藝參數(shù)的選用、加工工藝和裝配工藝性等操作步驟均可進(jìn)行建模仿真。尤其是在裝配工藝中，操作者可通過虛擬環(huán)境對虛擬零件觀察、操作，進(jìn)一步分析、評價(jià)產(chǎn)品的可裝配性問題、操作技術(shù)問題及工程學(xué)問題。因而將虛擬制造技術(shù)應(yīng)用于汽車裝配工藝，有利于研究、處理復(fù)雜的產(chǎn)品裝配問題，同時(shí)能提前發(fā)現(xiàn)加工缺陷與裝配過程中的問題，及時(shí)探尋處理方法，優(yōu)化加工過程，提高生產(chǎn)效率。

2 虛擬制造技術(shù)應(yīng)用

2.1 構(gòu)建大型信息庫

在汽車組裝步驟里，基于該項(xiàng)技術(shù)的特殊功能，能夠把汽車裝配中的所有數(shù)據(jù)采用分類的方式，依次是產(chǎn)品、資源及過程三種。這樣基于汽車裝配工藝流程中，這些零件的一些數(shù)據(jù)、車身、零件和標(biāo)準(zhǔn)零件之間的各種關(guān)聯(lián)，主要是為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)營者、生產(chǎn)線、零部件之間的邏輯關(guān)聯(lián)。在汽車組裝過程中，是基于汽車制造企業(yè)生產(chǎn)線標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)際研究出的結(jié)構(gòu)。因此，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)主要是定義企業(yè)目前的數(shù)據(jù)需求和標(biāo)準(zhǔn)，其中這里面所包含的產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和模型，再定義能夠?qū)榆嚻髽?biāo)準(zhǔn)的界面信息，如名稱、組號、說明、模型、汽車零部件等重要信息，資源結(jié)構(gòu)是根據(jù)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況，汽車企業(yè)重新定義資源的數(shù)量和結(jié)構(gòu)，過程要素主要是針對實(shí)際汽車組裝過程和軟件操作接口的定義。

2.2 輸入資料信息

通過對汽車裝配步驟的觀察，采取該項(xiàng)技術(shù)得到的資料大部分為產(chǎn)品數(shù)據(jù)及工藝數(shù)據(jù)。其中，產(chǎn)品數(shù)據(jù)大體可以是將一些參數(shù)及數(shù)據(jù)統(tǒng)一引進(jìn)到整合軟件中，通過相應(yīng)的接口程序?qū)⑺袛?shù)據(jù)信息和資源傳送到后臺數(shù)據(jù)基文件，并利用一些腳本程序?qū)⒄麄€(gè)BOM地圖的數(shù)據(jù)和信息資源傳送到產(chǎn)品屬性，最終正確定義產(chǎn)品屬性。這些數(shù)據(jù)可以通過腳本程序自動(dòng)獲取與汽車裝配過程中的各種相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，再進(jìn)一步獲取過程數(shù)據(jù)后，通過建立流程模塊，用于符合企業(yè)實(shí)際情況的標(biāo)準(zhǔn)，確定實(shí)際的汽車裝配流程的各個(gè)參數(shù)，如有一定的工程或鏈接處理的設(shè)備相關(guān)過程，需要參閱新的機(jī)型組裝過程計(jì)劃，如未來的汽車裝配工序中有類似的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

2.3 計(jì)劃加工工藝

基于實(shí)踐該技術(shù)軟件的步驟中，建立這些存儲(chǔ)空間并將這些存儲(chǔ)起來，將各種數(shù)據(jù)和信息資源進(jìn)行組合和連接，使數(shù)據(jù)進(jìn)行分類過濾并應(yīng)用于不同的場合，最后建立產(chǎn)品研究和生產(chǎn)模塊，為了在計(jì)算機(jī)及大數(shù)據(jù)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對汽車裝配的完整性，需要通過計(jì)算機(jī)等設(shè)備對這幾個(gè)步驟進(jìn)行仿真，計(jì)算機(jī)里保存了原始裝配過程，所以在新產(chǎn)品組裝過程中，按需要調(diào)整和改進(jìn)原始過程，實(shí)際應(yīng)用于虛擬組裝，完成汽車整車的組裝。在這種情況下，所有的數(shù)據(jù)和信息資源在實(shí)際中都是通過模擬技術(shù)完成并可用于制造和組裝的全面、完整的模擬過程，同時(shí)該項(xiàng)技術(shù)的汽車生產(chǎn)管理軟件可以模擬生產(chǎn)情況，完成產(chǎn)品和裝配過程的驗(yàn)證和修改過程，逐步提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)劃的準(zhǔn)確性，可以讓所有相應(yīng)的功能全部實(shí)現(xiàn)。

2.4 調(diào)整初步線平衡

我們把該項(xiàng)技術(shù)使用在汽車生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部布線的平衡計(jì)算時(shí)，必須完成整車組裝過程的設(shè)置工作。第一步，基于汽車組裝步驟互相的所有邏輯關(guān)系，優(yōu)化及創(chuàng)新汽車組裝步驟。第二步，根據(jù)企業(yè)真實(shí)的生產(chǎn)線，基于計(jì)劃設(shè)計(jì)裝配流程，第三步基于汽車的真實(shí)組成，預(yù)估裝配過程的各個(gè)部分和作業(yè)區(qū)域，并對各工序之間的合理作業(yè)時(shí)間進(jìn)行估算，完成上述設(shè)置后，采取該項(xiàng)技術(shù)構(gòu)建的生產(chǎn)線，通過數(shù)學(xué)方法得到平衡后的起始布線，然后思考起始線路的優(yōu)點(diǎn)及問題，基于經(jīng)驗(yàn)及實(shí)踐內(nèi)容把這些步驟優(yōu)化，抽查這些步驟的問題，然后復(fù)現(xiàn)汽車裝配流程，如有問題，還可以通過后臺服務(wù)器里的大數(shù)據(jù)，優(yōu)化這些流程之間的關(guān)系。

2.5 數(shù)據(jù)的導(dǎo)入

利用虛擬制造技術(shù)導(dǎo)入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要從產(chǎn)品數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)兩方面進(jìn)行。產(chǎn)品數(shù)據(jù)導(dǎo)入是將 Teamcenter軟件中的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息傳送到CATIA V5 中，通過對應(yīng)的接口程序把以上數(shù)據(jù)信息傳送到后臺數(shù)據(jù)庫的文件中，再利用部分腳本程序?qū)⑵鋫鞯紹OM表，最終完成產(chǎn)品數(shù)據(jù)屬性的定義。工藝數(shù)據(jù)導(dǎo)入主要是利用腳本程序，將各項(xiàng)工藝數(shù)據(jù)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)導(dǎo)入，再通過導(dǎo)入的數(shù)據(jù)信息構(gòu)建出企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工藝模板。在設(shè)計(jì)新產(chǎn)品時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)模板可作為重要的參考數(shù)據(jù)，用于新產(chǎn)品的工藝調(diào)整，能極大地提高汽車產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

2.6 工藝規(guī)劃的初步設(shè)計(jì)

先將上述導(dǎo)入的產(chǎn)品數(shù)據(jù)與生產(chǎn)工藝資源進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)，然后利用數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)工藝模板對新產(chǎn)品進(jìn)行工藝規(guī)劃，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)裝配順序操作，對新產(chǎn)品裝配進(jìn)行初步的順序確定。在此之后，利用CATIA V5軟件打開新產(chǎn)品的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，DELMIA軟件會(huì)自動(dòng)按照預(yù)定的裝配順序?qū)ρb配過程進(jìn)行仿真。這一操作可以全面檢測完整的仿真過程，深入判斷裝配順序的可行性，并具體分析出其中存在的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或干擾項(xiàng)，有利于裝配問題的及時(shí)反饋與后期完善。

3 結(jié)束語

基于目前發(fā)展情況，我國汽車制造企業(yè)需要大力推廣新興工藝技術(shù)，為虛擬制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。汽車生產(chǎn)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)可以在政府部門的協(xié)調(diào)和安排下，進(jìn)行多角度、多層次的深度合作，通過雙方法協(xié)同工作有效縮短科研周期，強(qiáng)化科技成果的競爭力，實(shí)現(xiàn)汽車生產(chǎn)工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，促進(jìn)汽車行業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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