虛擬制造技術(shù)在汽車裝配工藝中的應用

張燕霞

（甘肅交通職業(yè)技術(shù)學院，甘肅 蘭州 730070）

虛擬制造是以仿真技術(shù)以及虛擬建模為主要的依托，在汽車生產(chǎn)領(lǐng)域結(jié)合組模型，對產(chǎn)品設計進行優(yōu)化，修正產(chǎn)品中一些缺陷，實現(xiàn)對產(chǎn)品的低成本制造。現(xiàn)階段在虛擬制造的實際應用中，汽車裝配的工藝在虛擬制造的支持下，無論是效率以及質(zhì)量都得到了有效提升，并且實現(xiàn)了對汽車裝配的優(yōu)化設計?，F(xiàn)階段看虛擬制造還是在汽車制造的領(lǐng)域有著非常強的應用優(yōu)勢，加強對虛擬制造進一步的研究和應用，對國內(nèi)汽車工業(yè)的整體發(fā)展，也有著顯著的促進作用。

1 虛擬制造技術(shù)概述

虛擬制造技術(shù)（virtual manufacturing technology，VMT）。以仿真技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實為主要的技術(shù)依托，借助計算機技術(shù)對產(chǎn)品設計以及生產(chǎn)的整個過程完成建模，然后對產(chǎn)品設計、加工以及裝配等過程展開全方位的模擬以及仿真。借助虛擬制造，從產(chǎn)品一開始的設計階段，模擬產(chǎn)品的性能以及完整的制造過程，實現(xiàn)對產(chǎn)品從設計、生產(chǎn)等各個環(huán)節(jié)，進行全面地優(yōu)化，促進產(chǎn)品的質(zhì)量以及性能得到全方位的提升。另外是在產(chǎn)品的整個生產(chǎn)過程中，借助虛擬制造可以對生產(chǎn)管理和各方面的資源規(guī)劃進行更加科學的部署，從而讓產(chǎn)品在整個生產(chǎn)活動中，生產(chǎn)周期以及生產(chǎn)成本都實現(xiàn)最低化，提升產(chǎn)品的各方面效益。這樣企業(yè)在虛擬制造的幫助下，自身的競爭力就會有明顯的提升，管理也會更加科學?，F(xiàn)階段虛擬制造的實際應用并不長，是一種新技術(shù)，但是在制造領(lǐng)域虛擬制造的實際應用已經(jīng)是比較廣泛，虛擬制造的實際價值被諸多的企業(yè)看好。在未來，虛擬制造有希望成為促進制造業(yè)全面革新的核心技術(shù)。

從整體上看，虛擬制造基本上就是在計算機上，對產(chǎn)品制造的整個過程進行真實的反應，在高速網(wǎng)絡以及高性能計算機設備的支持下，虛擬制造可以發(fā)揮出重要的作用，借助群組協(xié)同以及建立模型，對產(chǎn)品性能以及整個生產(chǎn)的過程展開全方位的模擬以及評估。這樣就能發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品本身的一些問題，及時對問題進行解決，使產(chǎn)品的性能以及生產(chǎn)得到優(yōu)化。這涉及從設計到生產(chǎn)再到檢驗的整個過程，其中包括諸多的重要環(huán)節(jié)，實現(xiàn)對產(chǎn)品生產(chǎn)的全方位控制以及管理。從而避免在產(chǎn)品生產(chǎn)中出現(xiàn)不必要的浪費。

將虛擬制造運用到裝配工藝中，進行產(chǎn)品的設計，就要對生產(chǎn)線以及制造工藝展開全面的規(guī)劃，借助軟件對生產(chǎn)中的工位開展三維操作的分析以及裝配建設，最終可以得到三維裝配的效果評估，對整個裝配的過程展開全方位的仿真和優(yōu)化，并驗證裝配工藝，避免其中出現(xiàn)重復設計以及另外的更改，讓汽車裝配的效率實現(xiàn)全面的提升。此外，是對虛擬制造展開應用，可以讓規(guī)劃人員在最短的時間內(nèi)實現(xiàn)對產(chǎn)品的設計分析，然后提升總裝工藝的效率，讓企業(yè)在資源有限的情況下，將精力集中到技術(shù)和管理的優(yōu)化上，并促進企業(yè)競爭力提升。

2 虛擬制造技術(shù)在汽車裝配工藝中的應用

2.1 建立數(shù)據(jù)庫

在軟件中將所有要用到的元素集合為PTS。是將整個裝配過程中的信息分成3 個部分，分別是產(chǎn)品、工藝以及資源。產(chǎn)品就是在汽車裝配中的各類零件信息，如車身、零件以及標準件，還有各個零件之間的內(nèi)在聯(lián)系，這些都是非常重要的信息。其次是工藝，就是描述如何對這些零件進行正確的裝配，也就是安裝方法。資源則是為實現(xiàn)順利生產(chǎn)，提供的各類人員以及設備之間的關(guān)系。在汽車裝配的實際施工中，對工藝、產(chǎn)品以及資源進行定義，就是建立數(shù)據(jù)庫的過程，結(jié)合企業(yè)現(xiàn)階段的規(guī)范操作以及各類結(jié)構(gòu)制定。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)就是對企業(yè)現(xiàn)階段數(shù)據(jù)規(guī)范中有關(guān)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的模板以及結(jié)構(gòu)展開適當?shù)亩x，可以制定出與產(chǎn)品本身屬性一致的軟件操作。比如，在汽車的各部分零件中，分組號、零件描述以及采購的級別導尿管，這些都是在數(shù)據(jù)庫中非常重要的信息，工藝元素就是對工藝流程建立工藝結(jié)構(gòu)樹，制定出的軟件界面，設置一些特殊工藝對象。資源結(jié)構(gòu)則是從企業(yè)實際生產(chǎn)的角度出發(fā)，對資源結(jié)構(gòu)以及資源樹展開更加全方位的定義。數(shù)據(jù)庫的建立中，具體到裝配工藝上，建立幾個大類的資源庫，如單體設備、料箱等。然后結(jié)合這些設備，結(jié)合分類建立三維數(shù)模，依據(jù)不同分類把這些輸入到數(shù)據(jù)庫中，為工藝的規(guī)劃做好準備。

2.2 導入基礎數(shù)據(jù)

對基礎數(shù)據(jù)進行導入，包括工藝數(shù)據(jù)以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)，對產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行導入，就是將軟件中包括的各類數(shù)據(jù)信息，通過接口傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中，借助一些腳本程序，使整個BOW 表中各類數(shù)據(jù)傳輸?shù)疆a(chǎn)品屬性中。最終完成對產(chǎn)品屬性的定義，工藝數(shù)據(jù)就是借助腳本程序，對裝配中的各類規(guī)劃工藝，以及標準化作業(yè)中的各類數(shù)據(jù)實時自動導入。結(jié)合上述的導入過程，創(chuàng)建出適合企業(yè)本身特征的工藝模塊，對各類的數(shù)據(jù)進行確定，如一些工藝數(shù)據(jù)是與設備相關(guān)的，要在某個工位上，對設備進行處理，需要進行一些新工藝的參考等，在未來進行產(chǎn)品設計時，這些標準化模塊都會起到重要的作用，可以套用到產(chǎn)品中，從新產(chǎn)品的特點進行考慮，可以對設計工藝展開一定的調(diào)整，然后降低產(chǎn)品的規(guī)劃設計時間，保證產(chǎn)品具備一定的生產(chǎn)效率。

2.3 初步工藝規(guī)劃

在這個環(huán)節(jié)，需要對事前導入的各類數(shù)據(jù)以及產(chǎn)品資源進行適當?shù)穆?lián)系，然后借助數(shù)據(jù)庫中各類工藝模塊，對新車型工藝展開適當?shù)囊?guī)劃。對原本工藝標準進行分析和研究，對新車型的實際裝配順序進行確定。確定好新車型裝配的順序以后，要將各類新數(shù)據(jù)信息，在軟件中打開，然后結(jié)合確定好的工藝路線，對汽車裝配的整個過程展開全方位的分析以及模擬，對裝配的過程實施模擬，對整個模擬過程展開嚴格的檢查，從而對裝配路徑是否足夠可行進行研究和分析，要對各個零件在實際裝配中的順序是否有錯誤存在進行檢查和分析。通過對這個過程的檢查，一方面是對裝配的過程進行檢驗，是否在其中會出現(xiàn)碰撞，另一方面，也是對碰撞位置展開全方位的計算，從而進行適當?shù)膬?yōu)化。在汽車裝配中，會出現(xiàn)的干涉因素，主要是零件在實際設計以及制造中的失誤，讓零件在尺寸和形狀上都存在諸多的錯誤，裝配過程也是會受到一定的影響。在汽車的實際裝配中，若是有順序不對的地方，也會影響諸多的細節(jié)。在設計中遇到的問題，要及時反饋給設計部門，然后對其中不合理的地方進行糾正。

2.4 初步線平衡

借助軟件模塊對線平衡自動計算，然后結(jié)合線平衡的實際情況進行調(diào)整，但是在對線平衡進行自動化計算前，要對裝配過程展開適當?shù)南拗坪驮O定，從裝配過程的內(nèi)在邏輯出發(fā)，可以對工藝的順序進行改進，然后是從企業(yè)設備的情況上，對各類工藝進行設計，從企業(yè)結(jié)構(gòu)上出發(fā)，對工藝操作區(qū)進行合理的設計，對工序時間進行準確評估。這些設定完成后，可以在軟件上建立生產(chǎn)線，對線平衡進行自動計算，然后對計算結(jié)構(gòu)展開合理的評估，從實際的經(jīng)驗出發(fā)對線平衡進行調(diào)整，利用軟件對線平衡后各類工藝進行可行性檢驗，從而實現(xiàn)裝配仿真，若是出現(xiàn)一些問題，則要返回調(diào)整好其中的邏輯關(guān)系。

2.5 工藝詳細設計

就是對汽車裝配中很多關(guān)鍵性的步驟，進行詳細的人機分析，在仿真模擬汽車裝配中，模擬汽車裝配的實際順序，確定好汽車裝配中各個零件的路徑，對整個汽車裝配的過程展開模擬，從而對汽車裝配進行更詳細的工藝設計，從而驗證汽車裝配順序的正確性。若是軟件中在汽車裝配上發(fā)現(xiàn)了一些問題，就要及時進行調(diào)整。

3 結(jié)語

總之，汽車裝配中對虛擬制造進行適當?shù)膽茫窃谛畔⒓夹g(shù)不斷進步的情況下，對汽車裝配的一種優(yōu)化，提升汽車裝配的整體效果，并避免在汽車裝配中造成對各類資源的浪費。