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1、基于虚拟制造装配环境的汽车焊装线设计≤基矛虚拟制造装配环境的汽车焊装线设计TheDesignofBodyWeldingLineBaseontheVirtualManufacturing&AssemblingEnvironment烟台大学机电汽车工程学院(264005)熊晓萍李春植金权东【摘要】介绍了用于汽车焊装线虚拟设计系统的组成及关键技术,探讨了在虚拟制造装配环境下汽车焊装线设计的特点,指出虚拟设计是我国汽车焊装线的发展方向.关键词汽车焊装线虚拟设计建模仿真Keywordsbodyweldingline,virtualdesign,modeling,emulate汽车车
2、身制造是汽车制造业中的一项系统工程,随着世界汽车工业的发展,人们越来越追求车身外形的个性化,使汽车车身的设计制造转为多品种小批量的生产方式,它对于满足需求的多样化和减少库存量非常有益,但不利于降低成本和缩短交货期.激烈的市场竞争要求汽车工业在更短的开发周期中,推出高质量,低价格的产品,因而必须考虑在产品开发和开发技术上采用和发展新技术.我国汽车业正处于迅速发展阶段,对汽车焊装线的需求量巨大,因此,不能满足于对国外汽车焊装线的引进,吸收和消化,必须自行开发设计适合我国国情的汽车焊装线,其关键在于努力提高制造水平的同时,将设计能力与制造能力高效结合.针对这一现状和特点,本文提出基于虚
3、拟制造和装配的汽车焊装线设计技术,在产品的开发设计过程中为设计研究人员提供有关产品的制造信息,并通过对产品的装配加工性能的模拟仿真来优化产品的设计及工艺口].它在降低开发成本,缩短开发周期,提高开发质量方面具有极大的优势和潜力,是汽车工业竞争取胜的关键技术.1汽车焊装线虚拟设计系统及其关键技术汽车焊装线是将各车身冲压零件装配焊接成白车身的自动化设备,它通常包括前围,左右侧围,后围,地板和顶棚等焊接分总成线及最后合装总成线(即主线).根据生产节拍,自动化程度及生产方式,总成线和分总成线又分为若干工位,各工位一般由焊装夹具,焊接设备,输送系统,控制系统及辅助设备等组成[2].车身零件
4、在焊装过程中,利用夹具快速定位夹紧,焊接大量采用悬挂式点焊机配以各种专用焊钳和焊枪,甚至装备了机器人,工序间的运输也因使用各种形式的输送装置而实现了自动化和电子化I3],这就给焊装设备的制造提出了更高的要求.为了降低实际制造过程中的失误率及劳动强度,减少制造成本,我们引入虚拟制造装配技术.虚拟设计技术是以虚拟现实技术为基础的一种产品设计手段,它利用信息技术,仿真技术和计算机技术,对现实中的信息及制造装配过程进行全面的仿真,以发现制造装配过程中可能出现的问题,在产品实际生产前即采取预防措施,通过缩短产品制造周期来降低成本,提高竞争力[4].这项技术在国外有些领域已进人实用化阶段,而
5、在我国,虚拟系统的研究工作正在各个领域逐步展开.我们以计算机及其网络和三维CAD/CAM软件UG为基本支撑,利用数据库,人工智能的知识及丰富的设计经验,建立了面向汽车焊装线的各类焊装设备标准件库和典型结构模型库,形成汽车焊装线的虚拟设计系统(如图1所示).在焊装线试制之前,通过该系统首先确定总体工艺方案,建立设计的产品模型,再将其置人虚拟环境中进行汽车车身覆盖件的装夹,焊接,拆卸和传输过程,通过计算机的数据记录分析,评价并优图1汽车焊装线的虚拟设计系统化设计结果.建模和仿真技术贯穿了整个设计过程,是焊装线虚拟设计的关键技术..2.《新技术新工艺》?机械加工与自动化2004年第3期
6、1.1焊装线的过程建模应用成组技术原理,建立汽车焊装线用的各种设备数据库,并设计成开放式结构,在实践经验的积累过程中不断得到补充和完善,有利于设计人员共享系统的信息资源和数据,更好地实现并行设计.1.1.1建立与生产节拍,自动化程度和生产方式相关的各类汽车焊装线工艺方案实例,由给定条件或约束来生成其总体方案布置图.1.1.2建立车身原始数据转换分析库,自动生成车造时间,成本和材料的加工性能等可制造性指标进行分析,估算,如果时间和成本符合用户要求,可进一步进行详细设计,否则需更改设计方案.1.3.3详细设计阶段对确定了的原理方案进行详细的装配图和零件图的设计,并转换为实用化的二维工
7、程图纸.2虚拟制造装配环境中汽车焊装线设计的特点身零件各个方位的断面图形.产品设计是虚拟制造的先导,它不仅决定了产1.1.3应用UG软件的草图设计与基于特征的尺品的制造成本,质量和周期,也是组织实施虚拟制造寸参数驱动功能,建立三维通用零件数据库和基于的重要基础和前提.在虚拟制造装配环境下,汽车焊实例的模型库,便于设计调用与修改.装线的设计表现出以下特点.1.1.4建立二维工程图符号及文件库.结构优化设2.1有效利用已有设计资源是虚拟制造装配环境计完后可自动生成装配及零件的二维工程
