虚拟制造技术在汽车装配工艺中的应用

刘从兴

摘要：近年来，随着汽车工业的不断发展，全球竞争也在不断增大，汽车生产行业及零部件制造业的行业内部竞争日益激烈，给传统制造行业造成了严峻的考验。因此，为了适应市场飞快的变化发展，满足汽车生产行业与消费者的高品质、多功能要求，汽车装配行业对零部件的精度、可靠性、技术含量和节能环保等各项性能的技术标准把控愈加严格，零部件制造企业需要创新材料开发与制备技术，在装配环节对产品设计、模具设计与实施流程都提出更高的标准，才能满足生产发展对产品质量的追求。在汽车装配工艺中引入虚拟制造技术，可以对装配产品流程与实际效果进行模拟，以便检测问题并及时解决，提高产品质量，为汽车装配行业及汽车制造业带来了全新的发展方向。

关键词：虚拟制造技术;汽车装配工艺;应用;

引言

虚拟制造基于模拟技术和虚拟模型，在汽车生产领域结合模型，优化产品设计，改变汽车零部件地一些缺点，实现产品的低廉成本制。在目前虚拟制造的实际应用中，实现虚拟制造在汽车工业地大力支持下，有效提高汽车组装过程的效率和质量，实现了汽车组装的优化设计。目前虚拟制造在汽车制造领域仍然具有较强的应用优势，加强虚拟制造的研究和应用在中国对促进汽车产业全面发展起着重要作用。

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、工装过程、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建立数据库

利用虚拟技术软件中的PTS（设备类型集），将汽车装配工艺中的各项信息分为产品、资源和工艺三类。产品是指汽车装配中所有零部件的相关信息，一般包括标准件、装配件、车身数据等，以及各部件之间所存在的内部联系;资源是指为生产加工过程提供的全套操作设备和技术人员，一般包括车间、工厂、工位等，同时还有他们之间存在的内部逻辑关系;工艺是指关于零部件安装方法、工艺过程、问题反馈等内容的具体描述。在汽车装配工艺中建立数据库，就是对以上三类信息进行定义，并充分按照不同企业的实际要求与流程规范，制定出相应的结构。产品结构定义是根据企业当前数据标准中包含的产品数据模板和结构，制定出符合企业产品属性的操作界面。工艺元素定义主要针对企业实际工艺流程的结构树与操作界面并包括部分特定的对象。资源结构定义是根据企业的现有资源，全面定义资源结构和资源数。在汽车装配工艺中，可以建立13个不同类型的资源数据库，将各个设备的3D模型导入数据库里，以便于后期装配工艺规划的进行。

2.2输入资料信息

通过对汽车装配步骤地观察，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组装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，确定实际的汽车组装流程的各个参数，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，如未来的汽车组装工序中有类似的或有类似的产品设计。该工程计划模块可以直接应用于新产品地设计及计划，继续这些工序地实践情况及使用规则，把这些步骤及工艺进行创新及改良，可以把汽车零部件生产地时间压缩到最短，增强汽车零部件地生产效率。

2.3工艺规划的初步设计

一开始，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CATIAV5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数据错误或干扰项，有利于装配问题的及时反馈与后期完善。

2.4调整初步线平衡

我们把该项技术使用在汽车内部布线地平衡计算时，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地所有逻辑关系，优化及创新汽车组装步骤。第二步，企业真实地生产线，基于计划及设计装配步骤，第三步基于汽车地真实组成，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，采取该项技术构建地生产线，通过数学方法得到平衡后的起始布线，然后思考起始线路地优点及问题，基于经验及实践内容把这些步骤优化，抽查这些步骤地问题，然后复现汽车装配步骤，如有问题，还可以通过后台服务器里的大数据，优化这些步骤之间地关系。

2.5优化线平衡并输出工艺文档

首先，利用MTM法对装配工艺进行工时分析，获取较为准确的工时数据信息。此后完成优化线平衡工作，以增强线平衡可行性。利用对应的脚本程序对上述结果实现文档的自动输出，能够有效地减少相关技术人员的工作量，提高整体工作效率。

结束语

虚拟技术是以计算机技术为基础而创建而出的新技术，将虚拟技术应用于车辆工程中，可有效降低设计成本与设计周期。虚拟机制备技术在汽车装配工艺中的应用，可以有效缩短新型汽车产品的开发周期，并降低开发成本。与国外模拟制造技术相比，中国的模拟制造技术相对较差。与国内相关企业和产品不紧密，许多企业仍然采用传统的制造方法，因此我们的竞争优势与外国企业相比并不明显，但这给我们提供了机会，面对如此广阔的市场，相关技术者应该高度重视技术研究，不断结合虚拟制造技术和汽车组装工序，实现效率最大化，提高企业生产效益。

参考文献

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