虛擬制造技術在汽車裝配工藝中的應用

王宏

摘 要：隨著我國汽車制造工藝技術的迅速發展，虛擬制造技術也取得了巨大突破，日益成熟，并且在汽車裝配過程中得到廣泛的應用，取得了顯著的成果。汽車裝配相關技術人員通過模擬技術為汽車裝配過程的完成提供了有效的發展路徑，在汽車制造過程中有效解決了各種問題，提供了新的機會，促進了虛擬制造技術在汽車裝配過程中的發展。

關鍵詞：虛擬制造技術;汽車;裝配工藝;實踐應用

1 虛擬制造技術

虛擬制造技術（簡稱VMT）是以計算機仿真技術為理論核心，通過計算機建模技術對產品設計及零件制造、裝配等各項生產過程統一建模，模擬全套生產加工過程，從而預估產品的實際使用情況、技術性能，檢測技術問題，優化工藝生產路線。在設計初始階段，首先利用計算機模擬出制造過程中各項參數的變化趨勢，并分析其對產品設計產生的影響，再預測產品制造成本和各項性能，有利于更加經濟、有效地組織生產加工步驟，使資源得以合理配置，最終達到產品制造成本與生產周期最小化，設計品質最優化，生產效率最高化。計算機仿真技術對零部件的制造過程、加工方法、加工工序、工藝過程、工藝參數的選用、加工工藝和裝配工藝性等操作步驟均可進行建模仿真。尤其是在裝配工藝中，操作者可通過虛擬環境對虛擬零件觀察、操作，進一步分析、評價產品的可裝配性問題、操作技術問題及工程學問題。因而將虛擬制造技術應用于汽車裝配工藝，有利于研究、處理復雜的產品裝配問題，同時能提前發現加工缺陷與裝配過程中的問題，及時探尋處理方法，優化加工過程，提高生產效率。

2 虛擬制造技術應用

2.1 構建大型信息庫

在汽車組裝步驟里，基于該項技術的特殊功能，能夠把汽車裝配中的所有數據采用分類的方式，依次是產品、資源及過程三種。這樣基于汽車裝配工藝流程中，這些零件的一些數據、車身、零件和標準零件之間的各種關聯，主要是為了實現企業經營者、生產線、零部件之間的邏輯關聯。在汽車組裝過程中，是基于汽車制造企業生產線標準及實際研究出的結構。因此，產品結構主要是定義企業目前的數據需求和標準，其中這里面所包含的產品數據結構和模型，再定義能夠對接車企標準的界面信息，如名稱、組號、說明、模型、汽車零部件等重要信息，資源結構是根據企業實際生產情況，汽車企業重新定義資源的數量和結構，過程要素主要是針對實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，采取該項技術得到的資料大部分為產品數據及工藝數據。其中，產品數據大體可以是將一些參數及數據統一引進到整合軟件中，通過相應的接口程序將所有數據信息和資源傳送到后臺數據基文件，并利用一些腳本程序將整個BOM地圖的數據和信息資源傳送到產品屬性，最終正確定義產品屬性。這些數據可以通過腳本程序自動獲取與汽車裝配過程中的各種相關的標準和要求，再進一步獲取過程數據后，通過建立流程模塊，用于符合企業實際情況的標準，確定實際的汽車裝配流程的各個參數，如有一定的工程或鏈接處理的設備相關過程，需要參閱新的機型組裝過程計劃，如未來的汽車裝配工序中有類似的產品設計。

2.3 計劃加工工藝

基于實踐該技術軟件的步驟中，建立這些存儲空間并將這些存儲起來，將各種數據和信息資源進行組合和連接，使數據進行分類過濾并應用于不同的場合，最后建立產品研究和生產模塊，為了在計算機及大數據服務器實現對汽車裝配的完整性，需要通過計算機等設備對這幾個步驟進行仿真，計算機里保存了原始裝配過程，所以在新產品組裝過程中，按需要調整和改進原始過程，實際應用于虛擬組裝，完成汽車整車的組裝。在這種情況下，所有的數據和信息資源在實際中都是通過模擬技術完成并可用于制造和組裝的全面、完整的模擬過程，同時該項技術的汽車生產管理軟件可以模擬生產情況，完成產品和裝配過程的驗證和修改過程，逐步提高產品設計規劃的準確性，可以讓所有相應的功能全部實現。

2.4 調整初步線平衡

我們把該項技術使用在汽車生產企業內部布線的平衡計算時，必須完成整車組裝過程的設置工作。第一步，基于汽車組裝步驟互相的所有邏輯關系，優化及創新汽車組裝步驟。第二步，根據企業真實的生產線，基于計劃設計裝配流程，第三步基于汽車的真實組成，預估裝配過程的各個部分和作業區域，并對各工序之間的合理作業時間進行估算，完成上述設置后，采取該項技術構建的生產線，通過數學方法得到平衡后的起始布線，然后思考起始線路的優點及問題，基于經驗及實踐內容把這些步驟優化，抽查這些步驟的問題，然后復現汽車裝配流程，如有問題，還可以通過后臺服務器里的大數據，優化這些流程之間的關系。

2.5 數據的導入

利用虛擬制造技術導入基礎數據，主要從產品數據和工藝數據兩方面進行。產品數據導入是將 Teamcenter軟件中的產品數據信息傳送到CATIA V5 中，通過對應的接口程序把以上數據信息傳送到后臺數據庫的文件中，再利用部分腳本程序將其傳到BOM表，最終完成產品數據屬性的定義。工藝數據導入主要是利用腳本程序，將各項工藝數據和相關標準自動導入，再通過導入的數據信息構建出企業標準工藝模板。在設計新產品時，標準模板可作為重要的參考數據，用于新產品的工藝調整，能極大地提高汽車產品生產效率。

2.6 工藝規劃的初步設計

先將上述導入的產品數據與生產工藝資源進行有效關聯，然后利用數據庫中的標準工藝模板對新產品進行工藝規劃，根據標準裝配順序操作，對新產品裝配進行初步的順序確定。在此之后，利用CATIA V5軟件打開新產品的各項數據，DELMIA軟件會自動按照預定的裝配順序對裝配過程進行仿真。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據錯誤或干擾項，有利于裝配問題的及時反饋與后期完善。

3 結束語

基于目前發展情況，我國汽車制造企業需要大力推廣新興工藝技術，為虛擬制造技術的進一步發展提供堅實基礎。汽車生產企業和研究機構可以在政府部門的協調和安排下，進行多角度、多層次的深度合作，通過雙方法協同工作有效縮短科研周期，強化科技成果的競爭力，實現汽車生產工藝技術的不斷進步，促進汽車行業的持續快速發展。

參考文獻：

[1]堯永春.虛擬制造技術在汽車裝配工藝中的應用[J].汽車實用技術，2020（06）：155-157.

[2]張思展.虛擬制造技術在汽車裝配工藝中的應用探討[J].現代制造技術與裝備，2019（05）：163-164.