汽车变速器装配线可视化装配工艺仿真技术的应用分析

孙成彪，袁艾

（贵州航天天马机电科技有限公司，贵州遵义，563000）

0 引言

现阶段我国一些汽车制造厂家将CAD/PAM/CAM/CAE等系统引入产品开发设计环节，制造过程采取各种数控机床、机器人等设备，生产管理环节使用CIMS/ERP/MIS/PLM等软件。可是以上系统即便将产品开发与加工能力提升，然而尚未提升生产调整与工艺规划能力，那么导致的瓶颈效应对汽车企业效能造成极大的限制，耗费比较多的金钱与时间。

1 装配线对象建模

1.1 装配线物理建模

虚拟物理模型生产资源主要的有工人与装卸机器、缓冲站、机床、AGV、原料站、卸料站等。物理设备类根据相应的层次结构关系把派生出来检测辅助设备类、物理设备类、加工设备类。加工设备类不只是继承物理设备类的功能、物理、状态、过程等基本属性，还具备设备失效率、标识、修复率、规格等，过程属于还有设备利用率等。物理设备负责运输与存储设备间工件物料，比如机器人、传送带、仓储设备、悬挂链、AGV等，完成搬运物料与传送工件的工人也能够抽象的当成物流设备。检测辅助设备主要的是检测等，并且辅助顺利完成加工工艺，比如探伤仪、外圆跳动仪、卡尺、销孔跳动仪等设备。按照不同检测项目，辅助设备类派生出传感器类、粗糙度测量类、量具类等。

1.2 装配线工艺建模

要想进行装配工艺描述，那么将工艺类当成工艺建模基类，包含这工艺内容、名称、标识等属性，还会派生出来工艺规程类、生产计划类、加工工艺参数类、生产安排类、工序类等。工艺规程类属性主要的有重组时间、成本、名称、可用度、产量、装配流程编码、标识等，生产计划类属性为成本、产量、内容、标识、交货期、生产计划描述、名称等，加工工艺参数类属性是切削深度、横向进给速度、名称、纵向进给速度、主轴转速、标识等，生产安排类主要有准备终结时间、班次数量、名称、换班时间、生产安排描述、标识等，工序类属性主要的是循环装配时间分布、需求加工设备数量、需求工人数量、工序优先级、名称、平均循环装配时间、需求AGV数量、装配工件数量、内容、标识等。

1.3 装配线逻辑建模

逻辑控制完成选择、调度生产资源功能，通过逻辑控制类能够抽象描述发生特定时间不同资源对象交互活动决策行为。逻辑控制类属性主要的有逻辑运行有限级、控制对象数量、控制器标识等。逻辑控制类行为方法主要的有队列逻辑、工件路由逻辑、选择资源逻辑、加工工艺逻辑等模式。

2 变速器装配线仿真环境搭建

2.1 建立和转化飙速器虚拟装配模型

对象是某传动公司汽车变速器装配线，研究这一装配线建模、规划仿真、仿真优化实现等过程。图1显示的是转化到QUEST自定义模型库的变速器零部件模型库。

2.2 变速器虚拟装配线车间整体规划

为了仿真运行虚拟装配线，应该遵循现实变速器装配线装配工艺规划装配线与安排虚拟车间环境。变速器箱体零部件主要的是中间轴部装总成、一轴部装总成、移动轴部装总成以及二轴部装总成构成，通过在变速器总装线上实现总装。现实变速器装配线有比较多零部件，装配工序特别繁琐，如果绝对根据现实变速器装配层次结构自下而上规划势必存在着特别庞大虚拟装配线仿真流程，还存在十分高硬件要求，那么通过将二轴部装总成装配线当成例子仿真规划变速器虚拟装配线。

图1 变速器零部件模型库

3 变速器装配线仿真优化

3.1 借助QUEST/DELMIA软件仿真变速器装配线

通过将全部变速器虚拟装配线物理模型搭建，按照装配工艺要求定义各个生产资源仿真模型参数与逻辑事件，基于此装配线仿真。定义仿真时间为两千秒，获得图2的装配线仿真车间现场截图，大致上所以工件缓冲站堆积大量零件，获得各自缓冲站的缓冲容量，运送零件传送带存在不少零件堆积，阻塞物流，使得中间轴部装与二轴作业区面临繁忙状态。

图2 变速器装配车间仿真（2 000 s 时）总装线一侧场景截图

3.2 变速器装配线仿真优化

经过反复运行仿真模型与调整，确定将总装线上的生产节拍控制在92~96s，生产线获得了较理想的平衡状态。装配线仿真现场情景分别如图3所示。

图3 装配线调整后仿真（3 600 s 时）场景示意图

4 结束语

利用三维数字化工厂仿真软件DELMIA/QUEST对汽车变速器生产线进行了可视化装配工艺仿真，找出并解决了装配线中存在的瓶颈、不平衡、物流运送不顺畅等问题。经多次仿真和优化调整后，得出了较佳的装配线平衡和优化方案。该技术可应用于汽车制造企业实际生产系统的各个环节。

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