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客车车架虚拟装配路径规划

2017/4/18    来源:互联网    作者:曹本龙  陈昆山      
关键字:客车车架  虚拟装配路径规划  虚拟装配路径规划仿真  
以CATIA为平台,进行某商用客车车架的虚拟装配路径规划,并完成装配路径规划干涉检查与仿真,验证了所规划路径的可行性。与传统的装配设计相比,虚拟装配技术满足并行工程的要求,实现产品可装配性的设计,及时发现产品设计中的问题,提高装配质量和装配效率,降低装配成本。

    0 引言

    车架是汽车的主要承载部件,其设计和装配过程历来受国内外各大汽车厂商重视。随着计算机应用在产品设计中的发展,新产品的开发步骤与开发过程发生了巨大的变化。以计算机技术、仿真技术和信息技术为支撑的虚拟产品设计,使新产品开发流程向着数字化、集成化的方向发展。车架虚拟装配的路径规划是汽车虚拟装配技术研究领域的重要组成部分,涉及到较多内容,牵涉到丰富的知识面,是检验虚拟产品是否可拆卸或可装配的重要依据。

    现在研究某商用客车车架虚拟装配中的产品建模技术及装配路径规划,以缩短产品的开发周期,降低产品的开发和制造成本,优化产品的设计,提高产品的品质,并在工程应用上指导生产实践。

    1 虚拟装配建模技术

    1.1 基于CATIA的产品装配树模型

    一个产品通常都是由多个通过约束关系组合的子装配体组成的,而一个子装配体又是由下层零件或者已经装配好的部件构成,这样的产品结构很好地体现了装配上的层次关系,该层次关系的二维或三维图形组织结构,通常用树状层次结构在计算机数据结构中显示,称之为特征树结构。

    在CATIA中,对于由多个零件组成的装配体,采用这种特征树的数据结构来表达其装配模型中零件之间约束关系组合,称之为装配树。装配树产品的装配层次通常分为总装配体、子装配体和零件等。

    1.2 SKS客车车架的装配树模型

    厂家提供的SKS客车车架装配体如图1所示。

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    图1 SKS客车车架装配体

    依据车架装配体模型,将装配结构分成纵梁组件、悬架支架、横梁组件和尾架焊接总成4 个主要子装配体。根据车架的结构尺寸形式和各部件之间的约束关系,将纵梁划分为第一子装配体,包含左、右前纵梁、左前、右前上纵梁、左中、右中纵梁等;悬架支架为第二子装配体,包含前悬前、后支架和后悬前、后支架等;横梁为第三子装配体,包含第一至第十横梁、过线横梁、尾外横梁总成、撑杆等零部件;尾架焊接总成为第四子装配体。对应的装配树如图2所示。在SKS 客车车架的各个模块全部划分完毕后,在CATIA中完成总装配体的生成。

    2 基于CATIA的装配路径规划

    装配路径是指零部件在组装成产品时所应遵循的空间路径,从空间位置上,合理的装配路径应避免零部件在装配过程中出现相互干涉的现象;从工艺活动上,采用合理的装配路径能够保证装配品质。

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    图2 SKS车架装配树

    2.1 虚拟装配流程

    一般来说,虚拟装配的整个过程由装配建模、零部件几何形状的修改、干涉检查、装配顺序的规划和装配路径的规划等构成。虚拟装配过程中各个环节之间的相互关系都反映在虚拟装配的过程之中 。各个环节之间的关系通常用图3所示的虚拟装配流程图来表示。

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    图3 虚拟装配流程图

    对于SKS客车车架而言,首先要在CATIA系统中创建车架的几何实体模型,然后转化为虚拟场景模型进行可视化显示与分析。虚拟装配设计环境VADE(virtual assembly design environment,VADE)的预处理程序可提取模型的装配信息并提供给VADE。

    其次,在虚拟装配环境中进行车架虚拟装配路径规划,并激活装配干涉检查。在装配建模的基础上,对车架装配信息进行路径进行分析和求解,判断并生成一条合理的装配路径,进行装配过程仿真。

    最后,生成工艺文件,对虚拟装配过程进行动态演示。虚拟装配过程产生的信息可用于设计人员修改设计,也可训练工人进行装配,还有一些数据信息可辅助设计特殊的装配设备。

责任编辑:张纯子
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