基于虛擬仿真設(shè)計下的自動輸送系統(tǒng)研究

孫依黎

摘 ? 要：新時期下，我國的工業(yè)水平高速發(fā)展，國內(nèi)的汽車行業(yè)也隨之迅速發(fā)展，如何提高汽車產(chǎn)品的高質(zhì)量高標準是適應(yīng)市場的需求，而汽車產(chǎn)品的零部件生產(chǎn)更是重中之重，面對不斷升級的產(chǎn)品要求，自主的生產(chǎn)線研發(fā)和對現(xiàn)有的生產(chǎn)線優(yōu)化，也是急于解決的首要問題。發(fā)動機是汽車的核心部件，發(fā)動機缸體加工的生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量直接關(guān)系到汽車的生產(chǎn)效率和性能。因此，在汽車行業(yè)中，如何提高發(fā)動機缸體生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量是一項重要的研究課題。

關(guān)鍵詞：計算機輔助三維設(shè)計 ?自動輸送系統(tǒng) ?軌道滑塊 ?傳送小車

中圖分類號：TE53 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（a）-0065-02

計算機輔助三維設(shè)計主要體現(xiàn)在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域。利用計算機設(shè)計師可以模擬出自己想要設(shè)計的東西，包括外觀、結(jié)構(gòu)、形態(tài)等多方面?；谔摂M仿真下的數(shù)字化裝配技術(shù)可以大幅減少人力物力的支出，提高裝配和檢測的精度，工裝和缸體同時進行數(shù)字定義可以通過CATIA、犀牛、PRO/E、UG等軟件模擬出各種產(chǎn)品變化萬千的造型等?？梢詫崟r識別部件的幾何量和參與裝配過程的幾何參數(shù)。裝配的定位、姿態(tài)以及速度等可以實時的反饋到計算機，確定優(yōu)化的準則，實現(xiàn)對系統(tǒng)的研發(fā)、優(yōu)化及改造，在機械創(chuàng)新設(shè)計方面，出現(xiàn)了一系列新技術(shù)，大大提高了機械設(shè)計制造過程的效率，降低了生產(chǎn)成本，對推動機械行業(yè)的發(fā)展發(fā)揮了越來越重要的作用。

自動輸送系統(tǒng)是流水線自動化生產(chǎn)的重要組成部分，它完成了物件的運送、抓取、轉(zhuǎn)移等功能是大規(guī)模集成控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作單元。設(shè)計中完成了總體方案設(shè)計，實現(xiàn)了軌道、滑塊、傳送小車等硬件的調(diào)配控制，實現(xiàn)傳送小車自動裝卡，運輸、翻轉(zhuǎn)等功能。工件傳送小車和軌道滑塊在重載、多廢料的危險環(huán)境中應(yīng)用普遍，不但減輕了工人的勞動強度，還大大提高了勞動生產(chǎn)率。

本文主要對軌道滑塊、傳送小車的機械結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。所設(shè)計的整套系統(tǒng)根據(jù)實際工作現(xiàn)場需要，利用小車的運動穩(wěn)定和抓取可靠安全等優(yōu)勢代替原有的機械手臂抓取工件。因原有的手臂還要在人員的輔助下移動到工作臺上并且在運輸?shù)倪^程中安全隱患很大，為了減少原有的人員參與，實現(xiàn)自動控制也是首先要解決的問題。在設(shè)計的過程中應(yīng)用計算機輔助設(shè)計實現(xiàn)虛擬化裝配設(shè)計也是當前的設(shè)計手段。

工件傳送小車和軌道滑塊在重載、多廢料的危險環(huán)境中應(yīng)用普遍，不但減輕了工人的勞動強度，還大大提高了勞動生產(chǎn)率。本文主要對軌道滑塊、傳送小車的機械結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。所設(shè)計的整套系統(tǒng)根據(jù)實際工作現(xiàn)場需要，利用小車的運動穩(wěn)定和抓取可靠安全等優(yōu)勢代替原有的機械手臂抓取工件。因原有的手臂還要在人員的輔助下移動到工作臺上并且在運輸?shù)倪^程中安全隱患很大，為了減少原有的人員參與，實現(xiàn)自動控制也是首先要解決的問題。在設(shè)計的過程中應(yīng)用計算機輔助設(shè)計實現(xiàn)虛擬化裝配設(shè)計也是當前的設(shè)計手段。

一條合理的現(xiàn)代化發(fā)動機生產(chǎn)線是為汽車企業(yè)在未來的競爭中提供了“提高品質(zhì)，降低成本”基本保證。虛擬仿真技術(shù)可以全面的提高生產(chǎn)線的生命周期及產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，建立一個交互式的平臺，讓設(shè)計者與產(chǎn)品在虛擬的環(huán)境下制定合理的、符合實際的設(shè)計方案。我們可以看到虛擬仿真技術(shù)可以貫穿整個的系統(tǒng)，以產(chǎn)品設(shè)計為中心、以工藝規(guī)劃為中心、以制造系統(tǒng)規(guī)劃為中心等等，對于汽車動力總成制造企業(yè)來講，合理規(guī)劃生產(chǎn)是非常重要的，一條現(xiàn)代化的發(fā)動機生產(chǎn)線，要保證產(chǎn)品的技術(shù)要求，就要做到高精度;要有效地控制產(chǎn)品精度，就要做到高質(zhì)量;要確保生產(chǎn)節(jié)拍，就要做到高效率;要有利于改型換代，還要做到高柔性，投資合理，運行成本低廉，開工率高，使用壽命長。但以上這些條件還不夠，一條現(xiàn)代化的發(fā)動機生產(chǎn)線在確保高精度和質(zhì)量的前提提高效率就要提高自動化程度，并且至關(guān)重要不可忽視的一點，那就是生產(chǎn)安全的確保。如何能使新生產(chǎn)線具有高效率、高精度、高質(zhì)量和高安全性的保證能力，成為每一位生產(chǎn)線規(guī)劃者必須著手解決的課題。

結(jié)合傳統(tǒng)組合機床對其進行柔性化改良，用傳統(tǒng)的組合機床和計算機數(shù)控技術(shù)相結(jié)合讓傳統(tǒng)的組合機床能夠滿足多種不同的加工要求，這就是目前改良已經(jīng)有了一定進展的以傳統(tǒng)自動生產(chǎn)線為基礎(chǔ)以數(shù)控技術(shù)為改造手段以柔性化為目的的，常見的發(fā)動機缸體生產(chǎn)形式;加工中心也是柔性生產(chǎn)線重要的組成部分，再配以多種機床和一系列組合機，這樣圍繞加工中心，建立的自動化柔性化生產(chǎn)線，我們稱之為準柔性化生產(chǎn)線，這樣建立的生產(chǎn)線方案自動化水平相對較高，柔性化只是蜻蜓點水;高端的自動化柔性生產(chǎn)線應(yīng)該由成組配套的柔性運輸生產(chǎn)線和柔性制造生產(chǎn)線相結(jié)合，滿足多種類，高質(zhì)量，大批量的發(fā)動機缸體生產(chǎn)。將柔性運輸線與柔性制造線整合為一套可靠的柔性化系統(tǒng)。發(fā)動機缸體的生產(chǎn)技術(shù)一路走來，先后經(jīng)歷了由剛性自動化到數(shù)控技術(shù)的植入，而后又是在硬件設(shè)備上提高，引進了加工中心，再發(fā)展到柔性運輸、制造生產(chǎn)線相結(jié)合的柔性生產(chǎn)系統(tǒng)和敏捷柔性生產(chǎn)系統(tǒng)。

（1）根據(jù)汽車發(fā)動機生產(chǎn)線輸送需求，對發(fā)動機缸體堰切割自動輸送系統(tǒng)進行總體設(shè)計。

（2）運用CATIA軟件對該系統(tǒng)零部件進行三維實體建模，進行基于CATIA軟件的自頂向下設(shè)計為主、自底向上設(shè)計為輔的發(fā)動機缸體堰切割自動線輸送系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，對自動線輸送系統(tǒng)的各組成部分：移動滑臺、小車升降機構(gòu)、夾緊機構(gòu)、移動導(dǎo)軌等部件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（3）運用CATIA軟件對該系統(tǒng)零部件進行裝配，完成裝配層次劃分、干涉。沖突檢查、建立裝配約束，完成總體結(jié)構(gòu)裝配。

（4）發(fā)動機缸體堰切割自動輸送系統(tǒng)運動仿真及分析。

（5）對發(fā)動機缸體堰切割自動線輸送系統(tǒng)的關(guān)鍵部件——傳送小車進行應(yīng)力、應(yīng)變、變形等力學(xué)分析，驗證小車穩(wěn)定性及可行性。

針對汽車發(fā)動機缸體堰切割加工的工藝特點并結(jié)合生產(chǎn)實際，對發(fā)動機缸體的缸體堰切割自動輸送過程進行了分析和研究。采用了先進數(shù)字化虛擬設(shè)計技術(shù)，適當?shù)乜紤]了系統(tǒng)的運行及維護，不僅保證了改造后自動輸送系統(tǒng)的自動化程度，而且安全性好，效率高。驗證了發(fā)動機缸體堰在輸送過程中的可行性、安全性、可靠性。

參考文獻

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