【正文】 裝配技術(shù) 虛擬制造技術(shù)簡介 虛擬制造 技術(shù)（ virtual manufacturing technology， VMT,也被稱為數(shù)字化制造技術(shù)）是以 虛擬現(xiàn)實 和仿真技術(shù)為基礎，對產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)過程進行統(tǒng)一模型的構(gòu)建，在虛擬設備上實現(xiàn)產(chǎn)品從設計、生產(chǎn)、裝配、檢驗、調(diào)試以及整個生命周期的模擬和仿真，在現(xiàn)如今的生產(chǎn)制造行業(yè)的快速發(fā)展中起著至關重要的作用。 虛擬仿真（ Virtual Reality）技術(shù)，又稱為仿真（ simulation）技術(shù)，就是在計算機中運用相應的軟件（本文中運用 CATIA 和 3DMAX）或虛擬工具作為一個虛擬化的系統(tǒng)，仿真另外一個真實存在的系統(tǒng)，虛擬仿真是一種可以能夠創(chuàng)建和體驗虛擬世界（ Virtual World）的計算機系統(tǒng)，它以仿真的方式給用戶創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界 ,并通過一些顯示傳感設備，提供給用戶一個觀測與該虛擬世界交互的計算機三維界面，用戶可以通過視覺、聽覺及觸覺等多種感官與虛擬世界進行直接的交互， 用戶直接參與在這個虛擬的世界中，與實時仿真對象 進行交互 ，身臨其境，體驗虛擬仿真技術(shù)帶來的美 ，圖 為各種硬件關系與虛擬現(xiàn)實之間的一種交互關系，展現(xiàn)了虛擬技術(shù)中所必須的本體以及所要借助的媒質(zhì)。 圖 虛擬現(xiàn)實技術(shù)關系圖 虛擬制造技術(shù) 應用計算機仿真技術(shù)，對零件的加工方法、工序順序、工裝和工藝參數(shù)的選用以及加工工藝性、裝配工藝性等均可 進行 建模仿真， 相比于傳統(tǒng)的制造行業(yè)，它具有許多優(yōu)勢，它 可以提前發(fā)現(xiàn)加工缺陷，提前發(fā)現(xiàn)裝配時出現(xiàn)的問題，從而能夠優(yōu)化制造過程，提高加工效率。 虛擬仿真裝配技術(shù) 虛擬仿真裝配技術(shù) 裝配在產(chǎn)品生命周期中起著很重要的作用，也是產(chǎn)品功能實現(xiàn)的主要過程，總而言之，就是將加工出的零件，按照一定的順序和要求安裝在一起，實現(xiàn)整體的功能。據(jù)統(tǒng)計，在工業(yè)化的國家，大約百分之三十左右的人力從事和裝配有關的活動，在整個 生產(chǎn)過程中，裝配所占的時間占總生產(chǎn)制造時間的 40%— 60%，用于產(chǎn)品裝配的成本占總生產(chǎn)成本的 40%以上，所以裝配在整個生產(chǎn)制造過程中是很重要的一部分，但是傳統(tǒng)的手工裝配由于存在著一定的缺陷，滿足不了顧客日益增加的多樣化需求，傳統(tǒng)的手工裝配方法存在一定的缺陷，如下： ?零件加工完成后才可以進行裝配，如需修改，還需重新制造零件，而且整個裝配過程消耗一定的時間。 ?不能體現(xiàn)并行設計的思想，若有新的思想，再去更改，過程繁瑣。 基于以上手工裝配為主的傳統(tǒng)裝配方法存在著諸多缺陷，所以在計算機技術(shù)，信息化技術(shù)，自動化技術(shù) 的快速發(fā)展過程中，提出了虛擬仿真裝配技術(shù)。 虛擬仿真裝配（ Virtual Assembly）是基于制造過程現(xiàn)代化、信息化、自動化的快速發(fā)展，而逐漸發(fā)展的一種先進制造裝配理念，虛擬裝配是利用計算機工具，而不需要產(chǎn)品或者支持過程的物理實現(xiàn)，通過分析、預建模、可視化以及數(shù)據(jù)表示等進行或者輔助進行裝配相關的工程活動。在虛擬的環(huán)境中，設計人員可以像操作真實零件一樣，先對裝配過程進行規(guī)劃，然后對虛擬的零件進行裝配操作，通過一系列的裝配過程，建立產(chǎn)品的裝配模型，再去檢查裝配過程中的存在的問題，提高產(chǎn)品裝配的正 確性，這個過程中，主要以提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少設計成本，節(jié)約設計時間，提高設計效率和運用現(xiàn)代化科學技術(shù)為其要求，在這五個基于仿真技術(shù)的快速發(fā)展前提下，實現(xiàn)對三維實體零部件的優(yōu)化定位組裝，并且對完成虛擬裝配的產(chǎn)品進行實時的零部件檢測、裝配約束處理、裝配路徑與序列處理等進行的實體仿真過程。 本文結(jié)合 Mazda 6 轎車自動變速器的機構(gòu)及裝配特點給出如下定義：汽車自動變速器虛擬仿真裝配是在 CATIA 軟件和 3DMAX 軟件系統(tǒng)上完成發(fā)動機主要非標準零部件實體建模，對零件模型按約束關系在 3DMAX 上進行裝配，并根據(jù) 此前完成的工作，運用 FLASH 進行裝配系統(tǒng)過程的制作，并將其展示出來。 虛擬仿真裝配技術(shù)在國內(nèi)外的研究運用現(xiàn)狀 虛擬裝配是近十幾年中虛擬制造技術(shù)研究的重要方向之一 ,虛擬裝配技術(shù)已成為數(shù)字化制造技術(shù)在制造業(yè)中研究和應用的典范， 對于更復雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使用該技術(shù)可以優(yōu)化產(chǎn)品設計，以避免或減少物理模型的制作，縮短開發(fā)周期，降低成本，從而實現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)化開發(fā)，提高裝配質(zhì)量和效率，改善產(chǎn)品的售后服務。虛擬裝配在航空航天、汽車、船舶、工程機械等領域的復雜產(chǎn)品設計及其裝配工藝規(guī)劃占據(jù)著主導位置，所以一直深 受到國內(nèi)外各行各業(yè)人士的關注與參虛擬仿真裝配技術(shù) 與。 虛擬裝配技術(shù)的發(fā)展和應用是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)、計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、產(chǎn)品設計等多種學科領域的快速發(fā)展，在總體上，國內(nèi)外學者對于虛擬仿真裝配的研究是圍繞虛擬裝配核心技術(shù)、虛擬裝配環(huán)境 2 方面展開研究。 （ 1）虛擬裝配核心技術(shù) 虛擬裝配的核心技術(shù)是開發(fā)虛擬裝配應用系統(tǒng)時最為重要的一部分，包含零部件建模、裝配序列規(guī)劃及優(yōu)化、可行裝配路徑規(guī)劃、裝配合理性評價、決策支持、裝配誤差分析、干涉分析等內(nèi)容。 ?零部件建模：零部件建模是完成整個裝配任務的必 要貯備工作，它要求所建模型合理，而且對于細節(jié)的處理也有一定的要求，所以需要建模人員需要較高的軟件使用水平，本文中，主要針對 Mazda 6 轎車自動變速器的零部件進行建模，包括液力變矩器中的殼體、泵輪、渦輪以及行星齒輪組等零部件進行建模，這個過程主要是運用計算機軟件 CATIA 進行建模，然后運用 3DMAX 進行物體與場景渲染的一個過程。 ?裝配 / 拆卸規(guī)劃技術(shù)：通過運用機械原理方面裝配的知識，對于所建的模型進行合理的裝配，以及優(yōu)化裝配方案，以及警惕其中許多的注意事項。 ④ 裝配過程中的人因分析：通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，開發(fā) 人員可以在產(chǎn)品開發(fā)階段就對產(chǎn)品裝配過程中涉及的人機因素（如裝配所需時間、裝配操作的舒適程度、安全性）進行分析，從而可以在裝配過程中避免錯誤。 （ 2） 虛擬裝配環(huán)境 虛擬裝配環(huán)境確定虛擬裝配應用，投資規(guī)模，功能，對于不同的應用，虛擬裝配環(huán)境是不同的。 在本論文中，運用了現(xiàn)如今機械制造也中常用的 CATIA和多種行業(yè)運用較廣的 3DMAX 軟件，從而很好的完成 Mazda 6 轎車自動變速器的建模以及裝配過程，使裝配成的模型在計算機上以很強的沉浸感展現(xiàn)給用戶。 在國內(nèi)，國內(nèi)對虛擬裝配技術(shù)的研究起步于 20 世 紀 90年代末期 ,發(fā)展速度比較快 ,取得了不少研究成果，并提出了許多有價值的新理論和新方法。近幾年浙江大學 CADamp。CG 國家重點實驗室建立了 M I V S，用于裝配工藝規(guī)劃和裝配過程評價。清華大學開發(fā)的 VASS 為設計師和裝配工程師提供了一個產(chǎn)品的可裝配性 / 可拆卸性仿真和評價系統(tǒng)。西安交通大學著力于 DFA集成規(guī)劃與裝配系統(tǒng)的開發(fā)和研究； 2020 年哈爾濱工業(yè)大學基于 SolidWorks 開發(fā)了“渦輪泵三維數(shù)字化裝配工藝系統(tǒng)、、 國外， 1997 年，英國的 HeriotWatt 大學開發(fā)了虛擬 裝配規(guī)劃系統(tǒng) UVAVU，虛擬仿真裝配技術(shù) 意大利 Bologna 大學開發(fā)了基于 CAD 的裝配規(guī)劃與驗證系統(tǒng)。葡萄牙的 C C G 公司開發(fā)了 ITS(Immersive Training System) 虛擬系統(tǒng)，用于裝配培訓。德國Bielefeld 大學人工智能與虛擬現(xiàn)實實驗室將虛擬現(xiàn)實交互技術(shù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合 ,基于構(gòu)造工具箱 (Const ruction Kit s) 的概念 ,建立了一個虛擬裝配系統(tǒng)(CODY Virt ual Const ructor ) 。 在國外，虛擬仿真裝配技術(shù)在各大汽車生產(chǎn)廠商廣泛運用， 如 BMW為利用虛擬仿真裝配技術(shù)對 X系列 SUV汽車裝配工藝流程進行合理性測試而建立的Virtual Process Week體系（簡稱 VPW） 。日本豐田汽車株式會社基于 CATIA平臺開發(fā)的汽車發(fā)動機可裝配性驗證系統(tǒng)與汽車整體裝配設備可視化綜合系統(tǒng)??除此之外，虛擬仿真裝配技術(shù)在其他企業(yè)和領域也被廣泛運用，而隨著計算機技術(shù)、信息化技術(shù)以及自動化技術(shù)等多種高新技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)在未來會得到更多的突破發(fā)展。 虛擬仿真裝配技術(shù)主要特點 由于我們在本文中研究的是虛擬仿真技術(shù)在馬自達 6轎車自動變速器裝 配方面的運用，下面我們來看看虛擬仿真技術(shù)在自動變速器虛擬仿真裝配方面哪些主要卓越高效的特點 1） 沉浸性（ immersion） 虛擬仿真裝配技術(shù)是用計算機軟件進行模擬現(xiàn)實裝配的一種特殊方法，用戶可以通過使用虛擬設備將自己“投射”到這個環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實現(xiàn)特殊的目的，在本文中，通過 3DMAX對 FE5AEL自動變速器零件的模型進行渲染和裝配工作，通過計算機頁面反映給用戶，用戶可以得到與現(xiàn)實生活中一般的自動變速器模型，可以去感知它，然后根據(jù)相應的資料去調(diào)整。 2） 交互性 （ interaction） 交互性是指使用者可以通過一些操作 ,從而從模擬環(huán)境中得到反饋，達到對模擬環(huán)境的體驗。交互性是虛擬現(xiàn)實技術(shù)最大的一個特點，就是用戶與模擬環(huán)境之間的一種交互，相對于本文而講，通過制作自動變速器的各種零件，然后進行裝配過程，再將這個過程以及所制作的安裝系統(tǒng)展示出來，這樣開發(fā)者可以對自動變速器的裝配過程進行優(yōu)化和可裝配性進行評價，而且可以作為一種學習的工具，這就是用戶與環(huán)境之間的一種交互。 3） 構(gòu)想性（ imagination） 這一特點強調(diào)了虛擬現(xiàn)實技術(shù)在各行各業(yè)間都可以構(gòu)想運用，它以它獨特的虛擬環(huán)境，不僅可再現(xiàn)真實存在的環(huán)境 ,而且其廣闊的想像空間可以拓寬人類現(xiàn)有的認知范圍，甚至可以超于客觀環(huán)境所能達到的寬度，虛擬現(xiàn)實技術(shù)給人們的無限構(gòu)想提供了條件，比如對本文中的自動變速器的裝配過程可以進行構(gòu)想，從虛擬仿真裝配技術(shù) 而得到最終的自動變速器安裝系統(tǒng)，這就是在最初的構(gòu)想下所研究出來的，所以構(gòu)想性提供了無限的可能，也提供了無限的認知。 本章小結(jié) 在本章中，對虛擬制造技術(shù)進行了介紹，作為制造中重要的一環(huán)，闡述了裝配在制造中的重要 性，對虛擬仿真裝配的技術(shù)進行介紹，以及當前國內(nèi)的虛擬仿真裝配技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行簡單介紹，最后指出虛擬仿真裝配技術(shù)在現(xiàn)如今各種技術(shù)行業(yè)中所呈現(xiàn)的特點。 虛擬仿真裝配技術(shù) 第二章 馬自達 6轎車 FS5AEL自動變速器 馬自達 6 轎車簡介 MAZDA 是 日本 最著名的汽車品牌之一， 是 日本 繼豐田，本田，日產(chǎn)之后的 第四大汽車制造商， 馬自達 6出廠于日本，是日本馬自達公司 21世紀的最新產(chǎn)品，也是第一個完整體現(xiàn)全新馬自達品牌的產(chǎn)品，它的推出完善了馬自達 1到馬自 達 9九個車系。 2020年東京車展首度亮相 ,馬自達 6 (Mazda6)是馬自達公司在 2020以后面向中級轎車市場推出的戰(zhàn)略化核心產(chǎn)品，中國于 2020年春季引進馬自達 6轎車，并且在當年末就榮膺“年度車型”稱號，在國內(nèi)中高端轎車競爭激烈的背景下馬自達 6依然一直保持旺銷態(tài)勢， 2020年馬自達 6在華銷量為 ?，F(xiàn)在馬自達 6由合資公司一汽馬自達國產(chǎn)，從馬自達 6進入國內(nèi)市場，一直都是許多人心目中運動中型車的代名詞，圖 6轎車 圖 馬自達６汽車 FS5AEL自動變速器簡介 自動變速器是在機械式變速器、液力變矩器等液力傳動技術(shù)和電子控制技術(shù)的基楚上發(fā)展而成的 ,它可根據(jù)發(fā)動機負荷和車速等工況的變化自動變換傳動系統(tǒng)的傳動比，以使汽車獲得良好的動力性和燃油經(jīng)濟性，并且有效的減少發(fā)動機排放污染以及顯著地提高車輛的安全性、乘坐舒適性和操縱輕便性。 自動變速器一般是由液力變扭器、行星齒輪變速器、控制機構(gòu)組成，由于液力變矩器不僅具有防止發(fā)動機過載的作用，而且還能無極地改變轉(zhuǎn)速比和轉(zhuǎn)矩比，因此在其他領域該技術(shù)也迅速得到應用，馬 自達 6搭配的變速器為 FS5AEL自動變速器，其相對于市場上眾多的變速器，具有以下幾方面明顯的特點 1)實現(xiàn)良好的掛擋質(zhì)量 ?通過使用線型電磁線圈（壓力控制電磁線圈 A）實現(xiàn)電控壓力調(diào)整控制 虛擬仿真裝配技術(shù) ?采用了由占空比型電磁線圈（換檔電磁閥 A、 B、 C，壓力控制電磁閥 B）控制的電控（直接電控換檔控制）離合器壓力 2)卓越的換檔性能 采用了離心平衡離合器室 3)高效、緊湊、輕便 采用了帶液力變矩器直接驅(qū)動的微型余擺線型齒輪油泵 4)可靠性高 采用了可變電阻器型 TR 開關 5)符合市場需求 ?采用運動 AT ?采用了子換檔機械裝置 6)可靠性高，噪音和振動低 ?采用有單行星齒輪裝置的雙作用式變速器作為主要換檔機械裝置 ?采用了單行星齒輪裝置，將其作為子換檔機械裝置 圖 FE5AEL自動變速器的總體裝配模型 圖 自動變速器總裝配模型 FS5AEL自動變速器的結(jié)構(gòu) FS5AEL自動變速器是一種液力自動變速器，它主要由電子控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和動力傳動系統(tǒng)三部分組