虚拟制造技术在汽车装配工艺中的应用

王宏

摘 要：随着我国汽车制造工艺技术的迅速发展，虚拟制造技术也取得了巨大突破，日益成熟，并且在汽车装配过程中得到广泛的应用，取得了显著的成果。汽车装配相关技术人员通过模拟技术为汽车装配过程的完成提供了有效的发展路径，在汽车制造过程中有效解决了各种问题，提供了新的机会，促进了虚拟制造技术在汽车装配过程中的发展。

关键词：虚拟制造技术;汽车;装配工艺;实践应用

1 虚拟制造技术

虚拟制造技术（简称VMT）是以计算机仿真技术为理论核心，通过计算机建模技术对产品设计及零件制造、装配等各项生产过程统一建模，模拟全套生产加工过程，从而预估产品的实际使用情况、技术性能，检测技术问题，优化工艺生产路线。在设计初始阶段，首先利用计算机模拟出制造过程中各项参数的变化趋势，并分析其对产品设计产生的影响，再预测产品制造成本和各项性能，有利于更加经济、有效地组织生产加工步骤，使资源得以合理配置，最终达到产品制造成本与生产周期最小化，设计品质最优化，生产效率最高化。计算机仿真技术对零部件的制造过程、加工方法、加工工序、工艺过程、工艺参数的选用、加工工艺和装配工艺性等操作步骤均可进行建模仿真。尤其是在装配工艺中，操作者可通过虚拟环境对虚拟零件观察、操作，进一步分析、评价产品的可装配性问题、操作技术问题及工程学问题。因而将虚拟制造技术应用于汽车装配工艺，有利于研究、处理复杂的产品装配问题，同时能提前发现加工缺陷与装配过程中的问题，及时探寻处理方法，优化加工过程，提高生产效率。

2 虚拟制造技术应用

2.1 构建大型信息库

在汽车组装步骤里，基于该项技术的特殊功能，能够把汽车装配中的所有数据采用分类的方式，依次是产品、资源及过程三种。这样基于汽车装配工艺流程中，这些零件的一些数据、车身、零件和标准零件之间的各种关联，主要是为了实现企业经营者、生产线、零部件之间的逻辑关联。在汽车组装过程中，是基于汽车制造企业生产线标准及实际研究出的结构。因此，产品结构主要是定义企业目前的数据需求和标准，其中这里面所包含的产品数据结构和模型，再定义能够对接车企标准的界面信息，如名称、组号、说明、模型、汽车零部件等重要信息，资源结构是根据企业实际生产情况，汽车企业重新定义资源的数量和结构，过程要素主要是针对实际汽车组装过程和软件操作接口的定义。

2.2 输入资料信息

通过对汽车装配步骤的观察，采取该项技术得到的资料大部分为产品数据及工艺数据。其中，产品数据大体可以是将一些参数及数据统一引进到整合软件中，通过相应的接口程序将所有数据信息和资源传送到后台数据基文件，并利用一些脚本程序将整个BOM地图的数据和信息资源传送到产品属性，最终正确定义产品属性。这些数据可以通过脚本程序自动获取与汽车装配过程中的各种相关的标准和要求，再进一步获取过程数据后，通过建立流程模块，用于符合企业实际情况的标准，确定实际的汽车装配流程的各个参数，如有一定的工程或链接处理的设备相关过程，需要参阅新的机型组装过程计划，如未来的汽车装配工序中有类似的产品设计。

2.3 计划加工工艺

基于实践该技术软件的步骤中，建立这些存储空间并将这些存储起来，将各种数据和信息资源进行组合和连接，使数据进行分类过滤并应用于不同的场合，最后建立产品研究和生产模块，为了在计算机及大数据服务器实现对汽车装配的完整性，需要通过计算机等设备对这几个步骤进行仿真，计算机里保存了原始装配过程，所以在新产品组装过程中，按需要调整和改进原始过程，实际应用于虚拟组装，完成汽车整车的组装。在这种情况下，所有的数据和信息资源在实际中都是通过模拟技术完成并可用于制造和组装的全面、完整的模拟过程，同时该项技术的汽车生产管理软件可以模拟生产情况，完成产品和装配过程的验证和修改过程，逐步提高产品设计规划的准确性，可以让所有相应的功能全部实现。

2.4 调整初步线平衡

我们把该项技术使用在汽车生产企业内部布线的平衡计算时，必须完成整车组装过程的设置工作。第一步，基于汽车组装步骤互相的所有逻辑关系，优化及创新汽车组装步骤。第二步，根据企业真实的生产线，基于计划设计装配流程，第三步基于汽车的真实组成，预估装配过程的各个部分和作业区域，并对各工序之间的合理作业时间进行估算，完成上述设置后，采取该项技术构建的生产线，通过数学方法得到平衡后的起始布线，然后思考起始线路的优点及问题，基于经验及实践内容把这些步骤优化，抽查这些步骤的问题，然后复现汽车装配流程，如有问题，还可以通过后台服务器里的大数据，优化这些流程之间的关系。

2.5 数据的导入

利用虚拟制造技术导入基础数据，主要从产品数据和工艺数据两方面进行。产品数据导入是将 Teamcenter软件中的产品数据信息传送到CATIA V5 中，通过对应的接口程序把以上数据信息传送到后台数据库的文件中，再利用部分脚本程序将其传到BOM表，最终完成产品数据属性的定义。工艺数据导入主要是利用脚本程序，将各项工艺数据和相关标准自动导入，再通过导入的数据信息构建出企业标准工艺模板。在设计新产品时，标准模板可作为重要的参考数据，用于新产品的工艺调整，能极大地提高汽车产品生产效率。

2.6 工艺规划的初步设计

先将上述导入的产品数据与生产工艺资源进行有效关联，然后利用数据库中的标准工艺模板对新产品进行工艺规划，根据标准装配顺序操作，对新产品装配进行初步的顺序确定。在此之后，利用CATIA V5软件打开新产品的各项数据，DELMIA软件会自动按照预定的装配顺序对装配过程进行仿真。这一操作可以全面检测完整的仿真过程，深入判断装配顺序的可行性，并具体分析出其中存在的數据错误或干扰项，有利于装配问题的及时反馈与后期完善。

3 结束语

基于目前发展情况，我国汽车制造企业需要大力推广新兴工艺技术，为虚拟制造技术的进一步发展提供坚实基础。汽车生产企业和研究机构可以在政府部门的协调和安排下，进行多角度、多层次的深度合作，通过双方法协同工作有效缩短科研周期，强化科技成果的竞争力，实现汽车生产工艺技术的不断进步，促进汽车行业的持续快速发展。

参考文献：

[1]尧永春.虚拟制造技术在汽车装配工艺中的应用[J].汽车实用技术，2020（06）：155-157.

[2]张思展.虚拟制造技术在汽车装配工艺中的应用探讨[J].现代制造技术与装备，2019（05）：163-164.