【正文】 ，除了采用先進的制造技術(shù)和制造設(shè)備以外，進行 34 數(shù)字化工藝規(guī)劃和仿真驗證也是提高動力總成工藝水平的重要途徑。 2. 通過仿真生成底盤生產(chǎn)線的工藝布局優(yōu)化方案并進行數(shù)據(jù)分析。 分析安裝方法 在分析零件的安裝方法時，數(shù)字化工廠可對零件的安裝進行仿真，方法是給出零件的安裝路徑，然后 根據(jù)路徑進行仿真，仿真過程中使用干涉驗證的方法檢查裝配方法是否合理，最后會給出檢測的報告。 圖 42 讀入的 EBOM 2．將 EBOM 導(dǎo)入工藝設(shè)計模板中 在 DPE 軟件中，將 EBOM 導(dǎo)入到針對西飛而特別定義的工藝設(shè)計模板中形成 DPE 中的產(chǎn)品信息表。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)它們之間存在干涉情況時予 以報警，并示出干涉區(qū)域和干涉量，幫助工藝設(shè)計人員查找和分析干涉原因。特別是工人的行走路徑，因為有些模型元件同時設(shè)置了 2 個或 2個以上的工人站立點，而同一個模型元件又有多個工人參與工作，如傳送帶輸送過來的清潔零件就有 2個工人來負責(zé)卸料，而每個工人又將各自搬運的工件放置于不同的緩沖站，其中一個工人要同時負責(zé) 2 個緩沖站工件的上料工作，所以類似這樣較為復(fù)雜的任 務(wù)分配，工人的行走路徑就很可能重疊交叉，這樣就可能造成仿真過程中人員模型的重疊交叉，這是不符合現(xiàn)實要求的，所以，這里要特別注意工人路徑的布置與調(diào)整。點擊圖右側(cè)結(jié)構(gòu)樹上機器人名稱，即選中該機器人，會出現(xiàn)如圖綠色箭頭，拖動箭頭，機器人會沿該方向移動。 插入→ Insert Product，這里將前面做好的零部件和生產(chǎn)線導(dǎo)入。 圖 65 Grab Activity 對話框 5. Create a Viewpoint Activity。修改 Track 面板中的 Time 或者 Speed 的值，可以改變路徑中兩個點之間的運行時間和速度。點擊圖標 ，然后先點擊 Device Move Activity，再點擊 Grab Activity，這樣就得到如圖 612所示的結(jié)果。 圖 614 Reverse 對話框 10. 視點修改。 52 1)尺寸合理性 應(yīng)用人體測量學(xué)、人體力學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科的研究方法，對人體結(jié)構(gòu)特征和機能特征進行研究，提供人體各部分的尺寸、體重、體表面積、比重、重心，以及人體各部分在活動時相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的發(fā)力范圍、活動范圍、動作速度、頻率、重心變化以及動作時的習(xí)慣等人 體機能特征參數(shù)：分析人的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺以及肢體感覺器官的機能特征，分析人在各種勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞機理以及對各種勞動負荷的適應(yīng)能力，探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對工作效率的影響等。 可以在虛擬環(huán)境中快速建立人體運動原型，并對設(shè)計的作業(yè)進行人體工程分析。觀致工作人員一般為中國人，男性居多，而且我們進行整體分析，所以建立整個模型。 75 人體姿態(tài)調(diào)整 如圖 76所示，人在該姿態(tài)下，極不舒服。 57 77 人體運動范圍 在仿真環(huán)境下，系統(tǒng)自動分析人力能夠包羅到的空間，如圖 78分析人體可以觸及的范圍和動作時間，系統(tǒng)支持 MTM工時定額評估標準，快速分析動作時間。 點擊 Pasture Editor按鈕 ，出現(xiàn)如圖 74所示人體編輯對話框。 圖 71 進入人體建模路徑 點擊 圖標，出現(xiàn)如圖 72所示新建人體對話框。最優(yōu)化機器人的位置運動和周期時間。人機工程學(xué)從人本身和系統(tǒng)的角度出發(fā)，研究人的特性以及人機關(guān)系，為產(chǎn)品虛擬設(shè)計提供相關(guān)的理論和方法。 在 Process 樹中，我們可以選擇將所有的 Process 逆序，也可以只選擇某個分支Process 進行逆序 ,此功能可以將一個 Process 的運行完全逆序。 圖 69 Process PERT Chart 在圖 610 中， Device Move Activity 和 Grab Activity 是并行的，如果希望這 49 兩個動作變?yōu)榇?，?Device Move Activity 處于 Grab Activity 前面，首先要刪去連接 Device Move Activity 和 Stop、 Start 和 Grab Activity 之間的箭頭，得到如圖 611 所示的狀態(tài)。 47 圖 66 Create a Move Activity 界面 接受 Edit Shuttle 對話框中的默認值，則彈出一個 Recorder 工具條、 Track 對話框和播放器工具條。 圖 63 Jog對話框 46 圖 64 添加一個 Move Joint Activity 4. 創(chuàng)建一個 Grab Activity。 1. 打開面板：開始→加工的數(shù)字流程→ DPM Assembly Process Simulation，打開如圖 61 所示的界面。 圖 53 選擇 IRB_1400型機器人 點擊繪圖區(qū)域中任意一點，機器人即顯示在繪圖區(qū)域中，如圖 54 所 示。為了保證裝配仿真一開始，裝配工人就開始同步工作，這里所有緩沖站都分別設(shè)置了一定數(shù)量的工件原始庫存 (Part 38 Initial Stock)，并給緩沖站配置了一定的緩沖容量 (Part Capaticy)，利于后續(xù)的裝配線平衡的調(diào)整。在 DPM 軟件中主要完成的主要內(nèi)容包括： 1） 裝配順序的仿真利用已有的裝配工藝流程信息（ Process）、產(chǎn)品信息（ Product），資源信息（ Resource）在定義好每個零件的裝配路徑的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)產(chǎn)品裝配過程和拆卸過程的三維動態(tài)仿真，從而發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)計過程中裝配順序設(shè)計的錯 37 誤。使用這種方式代替原有的工藝文件打印后下發(fā)的模式，可以節(jié)約成本，而且更便于的管理。 總裝車間數(shù)字工廠工藝流程分析 數(shù)字化工廠軟件具有自動線平衡的功能，自動線線平衡功能主要是根據(jù)之前對安裝零件的分析，利 用 pert圖搭接安裝的先后關(guān)系，將所有的操作平均分配到生產(chǎn)線，對于一些不涉及到裝配順序的零件，用來平衡時間關(guān)系，系統(tǒng)計算完成后，觀察每個工位的裝配工作，然后再將操作分配到人。 底盤數(shù)字化工藝仿真的基 本需求是： 1. 建立發(fā)動機生產(chǎn)車間的仿真模型。發(fā)動機的制造質(zhì)量直接影響著汽車產(chǎn)品的性能水平和可靠性。 圖 332 檢查碰撞對話框 圖 332 碰撞檢查列表 圖 333 干涉效果預(yù)覽圖 距離和區(qū)域分析。另外，汽車底盤的虛擬裝配系統(tǒng)可以比較準確地反映產(chǎn)品的物理性能，這樣，在汽車底盤開發(fā)的初期就為工程人員提供了用于分析生產(chǎn)、裝配和評價的虛擬樣機，這樣便能大大地提高設(shè)計質(zhì)量，避免設(shè)計缺陷，同時因代替了實物樣機又可節(jié)省很大的開銷。 圖 324 裝配結(jié)構(gòu)樹及組件 3. 添加裝配特征 如圖 324所示，零件已經(jīng)在裝配結(jié)構(gòu)樹上，但沒有添加裝配特征，進行裝配約束，限制其自由度和相互位置關(guān)系。 26 圖 321 前橋子裝配圖 1. 新建裝配文件 單擊新建文件圖標，在新建文件類型時選擇 .CATProduct。 24 圖 318 前橋最終實體 其余 57 個零件縮略圖 汽車底盤裝配件還有 57 個，同理，我應(yīng)用 CATIA V5 對汽車底盤裝配零件進行三維數(shù)字建模，但詳細過程我就不 再詳述。 22 如圖 314 基本輪廓線 15. 拉伸縱梁實體 單擊拉伸命令“ ”選擇要拉伸的輪廓線，輸入拉伸參數(shù)，因為前橋本體需要滿足一定的結(jié)構(gòu)強度，定義縱梁兩側(cè)拉伸限制。 如圖 311 縱梁輪廓造型輪廓線 11. 拉伸縱梁實體 單擊拉伸命令“ ”選擇要拉伸切除的輪廓線，輸入拉伸參數(shù)，因為前橋本體需要滿足一定的結(jié)構(gòu)強度，定義縱梁兩側(cè)拉伸限制。檢查草圖，輪廓線完成封閉，單擊“ ”命令，退出草圖模式。完全約束的草圖，圖線將變成綠色。它真正實現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)和 3 維工藝數(shù)據(jù)的同步。 14 在沒有數(shù)字化模型的前提下，憑設(shè)計人員經(jīng)驗很難考慮周全，達到最優(yōu)。 表 1 投產(chǎn)配比 序號 投產(chǎn)車型 2021年 4季度 2021年 1季度 平均配比 1 CF11 45% 55% 50% 2 CF14 30% 30% 30% 3 CF16 25% 15% 20% 轎車總裝流水線實際運行過程復(fù)雜、繁瑣，需要考慮的因素還包括同一生產(chǎn)線上不同車型之間的比例、裝配工藝差別、現(xiàn)場條件的限制、整車測試和返修等，這些因素會對流水線的有效運行產(chǎn)生不同影響。普通零部件安裝通過預(yù)定時間標準法 (PTS)就可以獲取相應(yīng)工時數(shù)據(jù)，且不需要進行評比；而一些 特殊零部件的裝配 (如密封條、內(nèi)飾板等 )很難用預(yù)定標準工時法 (PTS)中的一些基本動作進行描述，主要與產(chǎn)品設(shè)計及安裝過程相關(guān)。如果裝配工藝進行重新規(guī)劃或調(diào)整，就需要準確的大量作業(yè)數(shù)據(jù)作為決策支持，以使總裝作業(yè)不脫節(jié)、工人不冗余。一條 底盤 裝配線要保證 底盤 的裝配技術(shù)條件，實現(xiàn)高精度；要保證裝配節(jié)拍，實現(xiàn)高效率；要多機型同時裝配，實現(xiàn)高柔性；要有效地控制裝配精度，實現(xiàn)高質(zhì)量。在總裝線和分裝線上，目前 QOROS采用柔性輸送線輸送工件，并在線上配置自動化裝配設(shè)備以提高效率。因此需要數(shù)字化工廠模型。 11)實施數(shù)字化制造 可以打破傳統(tǒng)的地域、時域的限制，通過 Inter實現(xiàn)資源共享，變分散為集中，可實現(xiàn)異地設(shè)計、異地制造，從而使產(chǎn)品開發(fā)能以快速、優(yōu)質(zhì)、低耗響應(yīng)市場變化。 現(xiàn)代市場的競爭要求企業(yè)必須具備良好的知識管理能力，及基于知識的產(chǎn)品快速設(shè)計的能力。數(shù)字化制造技術(shù)的使用，不僅使設(shè)計師之間進行有效的溝通，同時也使工藝工程師，車間一線員工的溝通更加方便，能夠及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的問題，并且使 9 問題得到快速解決，提高 生產(chǎn)效益，同時可以講整車廠的零部件供應(yīng)商也納入這一體系，和諧關(guān)系，提高效率。各個行業(yè)無不在互聯(lián)網(wǎng)這個平臺上進行著產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計、制造、銷售和 服務(wù)。工程技術(shù)人員根據(jù)市場需求設(shè)計的產(chǎn)品圖紙和編寫的工 藝文檔僅僅是產(chǎn)品數(shù)據(jù)中的一部分。機構(gòu)分析能完成機構(gòu)內(nèi)零部件的位移、速度、加速度和力的計算，機構(gòu)的運動模擬及機構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。 CAID(Computer Aided Industrial Design)是指以計算機技術(shù)為輔助手段進行產(chǎn)品的藝術(shù)化工業(yè)設(shè)計，主要是指對批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品的材料、外型、色彩、結(jié)構(gòu)、表面加工等方面的設(shè)計工作。 數(shù)字化制造的關(guān)鍵技術(shù) 關(guān)鍵技術(shù) 1. 制造過程的建模與仿真 制造過程的 建模與仿真是在一臺計算機上用解析或數(shù)值的方法表達或建模制造過程。 數(shù)制造技術(shù)在交通類產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用，節(jié)約了產(chǎn)品研發(fā)的成本，提高了產(chǎn)品研發(fā)效率，給企業(yè)帶來豐厚的經(jīng)濟利益，而經(jīng)濟利益的增加為更高層次的產(chǎn)品虛擬設(shè)計提供了有益的物質(zhì)補充。特別應(yīng)說明的是，數(shù)字工廠的研究在美國得到政府和企業(yè)界的極大關(guān)注，研究異?；钴S，成為其敏捷制造技術(shù)的主要支柱之一。 從上述意義上講，數(shù)字化工廠是數(shù)字化制造與數(shù)字化管理技術(shù)的集成，它涵蓋了數(shù)字化產(chǎn)品建模、數(shù)字化加工、數(shù)字化裝配、數(shù)字化生產(chǎn)準備、生產(chǎn)線仿真和重組以及虛擬企業(yè)等概念。利用因特網(wǎng)可以將分布在世界各地的、彼此孤立的資源有效地組織起來，信息、資金、材料、零部件、成員和工人（技術(shù)、知識能力、制造能力、投資能力等）已打破國家和地區(qū)的 界限，在世界范圍內(nèi)實現(xiàn)高效的信息傳遞和資源共享，消除了地域?qū)τ谛畔鬟f的局限，靈捷地響應(yīng)和適應(yīng)客戶多樣化的消費需求，高質(zhì)量地為全球顧客服務(wù)，獲得規(guī)模經(jīng)濟，促進企業(yè)的發(fā)展。為了適應(yīng)變化迅速的市場需求，為了提高競爭力，現(xiàn)代的制造企業(yè)必須解決 TQCS難題，即以最快的上市速度 (TTime to Market)，最好的質(zhì)量 (Q— Quality)，最低的成本 (CCost)，最優(yōu)的服務(wù) (S— Service)來滿足不同顧客的需求。 3． 虛擬 制造階段 作為現(xiàn)代制造裝備“靈魂”的數(shù)控系統(tǒng)已由 NC、 CNC 時代進入了 PC— NC 和NET— NC 時代 [3]。伽馬刀、電鏡—— 視覺引導(dǎo)的機器人等數(shù)字醫(yī)療設(shè)備擴展了基于 視覺的數(shù)字測量儀器的應(yīng)用范圍，實現(xiàn)了人體內(nèi)腔器官的數(shù)字化。 1． 數(shù)字制造裝備化。數(shù)字化制造是制造業(yè)信息化發(fā)展的新階段，也是目前制造業(yè)的重要發(fā)展方向，如精密化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化等，無一不與數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。 1 基于 CATIA的汽車底盤數(shù)字化制造 1 引言 改革開發(fā)以來，中國制造業(yè)經(jīng)歷了高速發(fā)展，目前正在經(jīng)歷制造大國向制造強國的轉(zhuǎn)變。采用先進制造 技術(shù)和先進管理模式，實現(xiàn)信息化與工業(yè)化融合深度。 總體來看，數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展大致分為以下三個階段。在數(shù)字仿形技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用 H794/93 EI、核磁共振等數(shù)字測量設(shè)備實現(xiàn)零件幾何形狀的數(shù)字化然后通過數(shù)據(jù)預(yù)處理、表面建模、實體建模、后置處理等過程生成STL 文件 (或數(shù)控代碼 )，驅(qū)動快速成型機 (或數(shù)控機床 )加工出新零件。在數(shù)字裝備的研究方面應(yīng)該擴大范圍．要大力發(fā)展以電子制造裝備、大型醫(yī)療裝備、精密科學(xué)儀器、精密數(shù)控裝備等數(shù)字裝備為代表的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)所需裝備。但是，世界市場由過去傳統(tǒng)的相對穩(wěn)定逐步演變成動態(tài)多變的特征，由過去的局部競爭演變成全球范圍內(nèi)的競爭；同行業(yè)之間、跨行業(yè)之間的相互滲透、相互競 爭日益激。 2. 網(wǎng)絡(luò)化制造 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，因特網(wǎng)為企業(yè)進行大規(guī)模定制生產(chǎn)中快速響應(yīng)市場需求