虚拟制造技术在汽车装配工艺中的应用

2019-01-16张燕霞

中国设备工程 2019年12期

张燕霞

（甘肃交通职业技术学院，甘肃兰州 730070）

虚拟制造是以仿真技术以及虚拟建模为主要的依托，在汽车生产领域结合组模型，对产品设计进行优化，修正产品中一些缺陷，实现对产品的低成本制造。现阶段在虚拟制造的实际应用中，汽车装配的工艺在虚拟制造的支持下，无论是效率以及质量都得到了有效提升，并且实现了对汽车装配的优化设计。现阶段看虚拟制造还是在汽车制造的领域有着非常强的应用优势，加强对虚拟制造进一步的研究和应用，对国内汽车工业的整体发展，也有着显著的促进作用。

1 虚拟制造技术概述

虚拟制造技术（virtual manufacturing technology，VMT）。以仿真技术以及虚拟现实为主要的技术依托，借助计算机技术对产品设计以及生产的整个过程完成建模，然后对产品设计、加工以及装配等过程展开全方位的模拟以及仿真。借助虚拟制造，从产品一开始的设计阶段，模拟产品的性能以及完整的制造过程，实现对产品从设计、生产等各个环节，进行全面地优化，促进产品的质量以及性能得到全方位的提升。另外是在产品的整个生产过程中，借助虚拟制造可以对生产管理和各方面的资源规划进行更加科学的部署，从而让产品在整个生产活动中，生产周期以及生产成本都实现最低化，提升产品的各方面效益。这样企业在虚拟制造的帮助下，自身的竞争力就会有明显的提升，管理也会更加科学。现阶段虚拟制造的实际应用并不长，是一种新技术，但是在制造领域虚拟制造的实际应用已经是比较广泛，虚拟制造的实际价值被诸多的企业看好。在未来，虚拟制造有希望成为促进制造业全面革新的核心技术。

从整体上看，虚拟制造基本上就是在计算机上，对产品制造的整个过程进行真实的反应，在高速网络以及高性能计算机设备的支持下，虚拟制造可以发挥出重要的作用，借助群组协同以及建立模型，对产品性能以及整个生产的过程展开全方位的模拟以及评估。这样就能发现产品本身的一些问题，及时对问题进行解决，使产品的性能以及生产得到优化。这涉及从设计到生产再到检验的整个过程，其中包括诸多的重要环节，实现对产品生产的全方位控制以及管理。从而避免在产品生产中出现不必要的浪费。

将虚拟制造运用到装配工艺中，进行产品的设计，就要对生产线以及制造工艺展开全面的规划，借助软件对生产中的工位开展三维操作的分析以及装配建设，最终可以得到三维装配的效果评估，对整个装配的过程展开全方位的仿真和优化，并验证装配工艺，避免其中出现重复设计以及另外的更改，让汽车装配的效率实现全面的提升。此外，是对虚拟制造展开应用，可以让规划人员在最短的时间内实现对产品的设计分析，然后提升总装工艺的效率，让企业在资源有限的情况下，将精力集中到技术和管理的优化上，并促进企业竞争力提升。

2 虚拟制造技术在汽车装配工艺中的应用

2.1 建立数据库

在软件中将所有要用到的元素集合为PTS。是将整个装配过程中的信息分成3 个部分，分别是产品、工艺以及资源。产品就是在汽车装配中的各类零件信息，如车身、零件以及标准件，还有各个零件之间的内在联系，这些都是非常重要的信息。其次是工艺，就是描述如何对这些零件进行正确的装配，也就是安装方法。资源则是为实现顺利生产，提供的各类人员以及设备之间的关系。在汽车装配的实际施工中，对工艺、产品以及资源进行定义，就是建立数据库的过程，结合企业现阶段的规范操作以及各类结构制定。产品结构就是对企业现阶段数据规范中有关产品数据的模板以及结构展开适当的定义，可以制定出与产品本身属性一致的软件操作。比如，在汽车的各部分零件中，分组号、零件描述以及采购的级别导尿管，这些都是在数据库中非常重要的信息，工艺元素就是对工艺流程建立工艺结构树，制定出的软件界面，设置一些特殊工艺对象。资源结构则是从企业实际生产的角度出发，对资源结构以及资源树展开更加全方位的定义。数据库的建立中，具体到装配工艺上，建立几个大类的资源库，如单体设备、料箱等。然后结合这些设备，结合分类建立三维数模，依据不同分类把这些输入到数据库中，为工艺的规划做好准备。

2.2 导入基础数据

对基础数据进行导入，包括工艺数据以及产品数据，对产品数据进行导入，就是将软件中包括的各类数据信息，通过接口传输到数据库中，借助一些脚本程序，使整个BOW 表中各类数据传输到产品属性中。最终完成对产品属性的定义，工艺数据就是借助脚本程序，对装配中的各类规划工艺，以及标准化作业中的各类数据实时自动导入。结合上述的导入过程，创建出适合企业本身特征的工艺模块，对各类的数据进行确定，如一些工艺数据是与设备相关的，要在某个工位上，对设备进行处理，需要进行一些新工艺的参考等，在未来进行产品设计时，这些标准化模块都会起到重要的作用，可以套用到产品中，从新产品的特点进行考虑，可以对设计工艺展开一定的调整，然后降低产品的规划设计时间，保证产品具备一定的生产效率。

2.3 初步工艺规划

在这个环节，需要对事前导入的各类数据以及产品资源进行适当的联系，然后借助数据库中各类工艺模块，对新车型工艺展开适当的规划。对原本工艺标准进行分析和研究，对新车型的实际装配顺序进行确定。确定好新车型装配的顺序以后，要将各类新数据信息，在软件中打开，然后结合确定好的工艺路线，对汽车装配的整个过程展开全方位的分析以及模拟，对装配的过程实施模拟，对整个模拟过程展开严格的检查，从而对装配路径是否足够可行进行研究和分析，要对各个零件在实际装配中的顺序是否有错误存在进行检查和分析。通过对这个过程的检查，一方面是对装配的过程进行检验，是否在其中会出现碰撞，另一方面，也是对碰撞位置展开全方位的计算，从而进行适当的优化。在汽车装配中，会出现的干涉因素，主要是零件在实际设计以及制造中的失误，让零件在尺寸和形状上都存在诸多的错误，装配过程也是会受到一定的影响。在汽车的实际装配中，若是有顺序不对的地方，也会影响诸多的细节。在设计中遇到的问题，要及时反馈给设计部门，然后对其中不合理的地方进行纠正。

2.4 初步线平衡

借助软件模块对线平衡自动计算，然后结合线平衡的实际情况进行调整，但是在对线平衡进行自动化计算前，要对装配过程展开适当的限制和设定，从装配过程的内在逻辑出发，可以对工艺的顺序进行改进，然后是从企业设备的情况上，对各类工艺进行设计，从企业结构上出发，对工艺操作区进行合理的设计，对工序时间进行准确评估。这些设定完成后，可以在软件上建立生产线，对线平衡进行自动计算，然后对计算结构展开合理的评估，从实际的经验出发对线平衡进行调整，利用软件对线平衡后各类工艺进行可行性检验，从而实现装配仿真，若是出现一些问题，则要返回调整好其中的逻辑关系。