淺談信息技術(shù)在汽車縱梁制造中的應(yīng)用

張雨薇　門曉娜

【摘 要】技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展推動(dòng)了汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，同時(shí)人們對(duì)汽車的發(fā)展提出了更高的要求，特別是縱梁是汽車的關(guān)鍵部件，需要加強(qiáng)對(duì)縱梁制造的技術(shù)改進(jìn)，進(jìn)而推動(dòng)汽車縱梁制造的信息化。本文對(duì)汽車的縱梁集成化制造中信息技術(shù)，特別是參數(shù)提取、數(shù)字建模和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用方法進(jìn)行了探討，目的是為汽車行業(yè)的健康發(fā)展提供指導(dǎo)和借鑒，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】汽車行業(yè)；縱梁制造；信息技術(shù)

汽車行業(yè)為了應(yīng)對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，需要加強(qiáng)對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用，從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)到制造實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化，進(jìn)而增強(qiáng)整個(gè)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和綜合實(shí)力。對(duì)于汽車行業(yè)而言，需要在縱梁的制造中采用先進(jìn)的技術(shù)和工藝，提高制造水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的設(shè)計(jì)、NC的編程以及生產(chǎn)任務(wù)的安排等各個(gè)環(huán)節(jié)的有效控制和管理，進(jìn)而在提高縱梁制造水平的基礎(chǔ)上，最大限度實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和進(jìn)步。

1.縱梁平面圖紙參數(shù)提取技術(shù)

在汽車縱梁生產(chǎn)過程中，加工圖紙主要通過AutoCAD繪制，它準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)和描述了實(shí)體的各項(xiàng)參數(shù)。AutoCAD當(dāng)前使用最為廣泛的輔助設(shè)計(jì)行業(yè)軟件，被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械加工、建筑、土木工程等行業(yè)。

汽車縱梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配孔眾多且精度要求很高。傳統(tǒng)的人工看圖方式需要大量工時(shí)，并且很可能存在加工失誤，甚至加工成廢品的可能。數(shù)字車床的使用很好的解決了這一問題，但是縱梁圖紙參數(shù)的輸入成為了關(guān)鍵。由于汽車縱梁圓孔常常上千個(gè)，人工輸入的方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上計(jì)算機(jī)自動(dòng)數(shù)據(jù)。因此，基于縱梁圖紙的參數(shù)提取技術(shù)及自動(dòng)輸入技術(shù)具有很高的適用價(jià)值。

AutoCAD為了實(shí)現(xiàn)三方軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，提供了DXF格式，可以通過計(jì)算機(jī)編程獲得DXF格式中的縱梁實(shí)體參數(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)控車床，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)車床加工參數(shù)的自動(dòng)錄入。

DXF格式包括Header段、Classes段、Tables段、Block段、Entities段、Objects段和EOF結(jié)束標(biāo)識(shí)。其中，Header段包含圖形文件的一般信息，如AutoCAD的版本號(hào)等；Classes段用語存儲(chǔ)系統(tǒng)定義的類，它們將在其它段中得到引用；Tables段存儲(chǔ)了各種樣式信息，如標(biāo)注樣式、圖層、線型、文字樣式、用戶坐標(biāo)系等；Blocks段包含了塊的定義和結(jié)構(gòu)圖形中每個(gè)引用的圖形實(shí)體；Entities包含了構(gòu)成和圖形文件的所有圖形對(duì)象；Objects段中存儲(chǔ)了組成圖形文件的非圖形對(duì)象。

2.縱梁3D模型構(gòu)建技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)汽車縱梁制造的數(shù)字化的逼真程度，可以采用3D設(shè)計(jì)軟件建立縱梁的3D產(chǎn)品模型，然后進(jìn)一步的細(xì)化和進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，并呈現(xiàn)給制造部門作為縱梁制造的依據(jù)。

隨著汽車縱梁制作工藝的改進(jìn)和進(jìn)步，縱梁的制造已經(jīng)由原先的鈑金件發(fā)展為厚鋼板件，縱梁的展開件是帶孔進(jìn)行展開的，這就需要對(duì)縱梁的外形尺寸以及孔進(jìn)行相應(yīng)的處理，進(jìn)而保證展開后的縱梁板符合規(guī)定的要求。鑒于在對(duì)變形區(qū)的孔進(jìn)行展開后會(huì)發(fā)生變形，影響到了空的尺寸，因此需要在展開圖中加入孔的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，進(jìn)而滿足各種加工的需要。

為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)滿足規(guī)范的要求和邏輯嚴(yán)密性的要求，需要借助公理設(shè)計(jì)理論對(duì)縱梁的制造進(jìn)行指導(dǎo)，進(jìn)而指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員作出更加合理的設(shè)計(jì)，并借助一定的計(jì)算方法對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其中起著重要作用的便是CAE有限元求解方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度以及彈塑性的分析計(jì)算。

3.基于Agent的網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)

在汽車縱梁的制造中，為了實(shí)現(xiàn)其數(shù)字網(wǎng)絡(luò)集成化，需要采用分布式數(shù)控方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成，即用一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)多臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制和管理，同時(shí)還可以借助多串口卡、雙向轉(zhuǎn)化器以及通信電纜等，便于提高工控機(jī)的端口數(shù)量拓展和信息的傳輸距離延伸，最終實(shí)現(xiàn)與CNC系統(tǒng)的接口連接。

在實(shí)際的操作中，還存在一定的難題，即設(shè)備之間的距離較遠(yuǎn)同時(shí)設(shè)備端的功能較差，進(jìn)而無法使機(jī)床的操作者實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)機(jī)床工作的管理，這樣就導(dǎo)致在對(duì)縱梁板的孔進(jìn)行加工時(shí)，難以利用實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)編程圖，對(duì)放孔的位置難以進(jìn)行正確的把握，同時(shí)現(xiàn)出工作人員無法對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的變化，并難以向上級(jí)反映現(xiàn)場(chǎng)的信息和技術(shù)情況等，這樣就導(dǎo)致了縱梁制造各個(gè)環(huán)節(jié)之間信息交流受阻，難以滿足生產(chǎn)的需要。

為了實(shí)現(xiàn)制造環(huán)節(jié)的信息共享和交流，可以借助Agent的集成方式。Agent具有開放性、分布式合作以及適應(yīng)環(huán)境變化的特點(diǎn)，并能在網(wǎng)絡(luò)協(xié)作環(huán)境下獨(dú)立完成一定的特定任務(wù)。對(duì)于汽車縱梁的制造而言，制造環(huán)節(jié)是有多個(gè)需要獨(dú)立完成任務(wù)的功能實(shí)體組成的，即實(shí)質(zhì)就是一個(gè)由多個(gè)Agent協(xié)同求解的過程，在網(wǎng)絡(luò)的連接作用下，汽車縱梁制造逐漸構(gòu)建了以分布式網(wǎng)絡(luò)化為基礎(chǔ)的集成系統(tǒng)。

在該集成系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)工作的管理和控制，如設(shè)計(jì)的編制、NC編程、生產(chǎn)調(diào)度、數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)控機(jī)床的加工等，在這一系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的信息獲取和反饋，進(jìn)而在各個(gè)環(huán)節(jié)獨(dú)立完成任務(wù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了相互之間的協(xié)作和交流，真正的實(shí)現(xiàn)了資源的共享，進(jìn)而促進(jìn)了縱梁制造任務(wù)的完成。

在Agent系統(tǒng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)點(diǎn)單元都具有自身的功能和不同的構(gòu)建結(jié)構(gòu)，都在系統(tǒng)中通過其他單元的配合，完成縱梁的生產(chǎn)任務(wù)。對(duì)于數(shù)控切割機(jī)而言，屬于工控機(jī)，按照了DOS操作系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的幫助下，實(shí)現(xiàn)了與服務(wù)器的連接，并可以對(duì)產(chǎn)品的工藝進(jìn)行查詢，接收到生產(chǎn)的技術(shù)信息，并用于現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)管理。在數(shù)控沖生產(chǎn)單元中，借助數(shù)控機(jī)床和計(jì)算機(jī)進(jìn)行工作的，這些數(shù)控設(shè)備提供RS.232接口或數(shù)據(jù)信道接口，用屏蔽電纜與現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)聯(lián)接，從現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)獲得NC程序進(jìn)行生產(chǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)采用TCP/IP協(xié)議，屏蔽網(wǎng)線聯(lián)接制造數(shù)據(jù)服務(wù)器，從服務(wù)器中取得NC程序，使用特定通信軟件，為數(shù)控沖床提供雙向數(shù)據(jù)通信，并提供查看包括非矩形板材在機(jī)床上放置位置的產(chǎn)品數(shù)控編程圖，產(chǎn)品工藝等信息，以及用于生產(chǎn)和技術(shù)信息的查詢、反饋、管理等。

可見，利用多Agent 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對(duì)信息技術(shù)的充分應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)了企業(yè)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有效的協(xié)同和配合，實(shí)現(xiàn)了信息的交流和共享，這樣可使整個(gè)生產(chǎn)流程的信息和加工過程透明，有利于生產(chǎn)監(jiān)控、調(diào)度和任務(wù)的完成。

4.結(jié)束語

為了實(shí)現(xiàn)汽車縱梁制造工作的有效開展，信息化技術(shù)的應(yīng)用具有良好的前景。本文通過對(duì)平面圖紙參數(shù)提取技術(shù)、3D模型構(gòu)建技術(shù)和基于Agent的網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)的介紹，闡述了它們?yōu)槠嚳v梁的加工提供了先進(jìn)的模式，可以提高生產(chǎn)水平，降低失誤，有助于實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)流程設(shè)計(jì)、制造和管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化。

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