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仿真在汽车自动化生产中的重要作用

2019/5/1    来源:互联网    作者:谭增欣      
关键字:仿真  汽车  自动化  
自动化在机械生产中占据着重要的作用,本文介绍了汽车自动化生产中仿真的技术要点和工作流程,表明了仿真在自动化生产中的重要性,以及其优点。

1、自动化在制造业的重要作用

    制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基,没有强大的制造业,就没有国家和民族的强盛。随着工业4.0的提出,制造业面临着方法、工具、商业模式等方面的革新,而制造自动化是保证生产制造获得最高生产率、最优产品质量和最低成本的最好手段。制造自动化一方面是把机械、电子和以计算机为技术的系统应用于先进工艺技术的基础上,采用机械化和自动化技术、装置和设备,使投入生产的原材料,辅料和外购件等加工对象按最佳状态自动进行;另一方面,使加工操作的程序安排、生产技术工作、计划、调度及经营管理等方面的信息采集、存贮、交换、处理和传递也能按整个生产最有力的状态自动运行。机械制造自动化的优点主要有:提高生产率、缩短生产周期,提高产品质量,促进产品更新;降低生产成本、提高经济效益;减轻工人劳动强度,改善劳动环境;带动相关技术发展。

2、工业机器人在汽车行业自动化的重要作用

    作为自动化程度最高的汽车自动化生产中尤其是白车身生产线,工业机器人集精密化、智能化、柔性化、软件应用开发与一体,在自动化生产线占据最主要地位。其优点有:提高产量,提高质量,降低成本,减少资源消耗和环境污染,应用广泛。

    目前世界著名的工业机器人公司主要有瑞士abb,德国kuka、赖斯等,意大利瀚博士、柯马等,美国adept、st等,日本fanuc、安川、川崎等,韩国现代。其中abb、fanuc、安川、kuka四个企业占世界销售的前四位。

3、仿真在汽车行业自动化生产中的重要作用

    汽车自动化生产线仿真是通过计算机对单台或多台机器人组成的工作站或生产线系统进行模拟。在计算机中生成机器人的几何图形,并对其进行三维显示,用来确定机器人的本体及工作环境的动态变化过程。通过系统仿真,可以在制造单机与生产线之前模拟出实物,缩短生产工期,可以避免不必要的返工。机器人仿真软件功能较全,实时性高且真实性强,可以产生近似真实的仿真画面。其优点有:提高产品质量,缩短产品的生产周期,减少布局、工装等等设计缺陷,减少和优化投资,加快产品上市时间。但是目前机器人系统仿真所存在的主要问题是仿真造型与实际产品之间存在误差,如夹具的加工误差,设备的安装误差,以及其他方面误差,从而导致离线编程文件会与实际示教有所偏移,需要研究消除现场产生的误差。

    在汽车自动化生产中,无论是方案制定,节拍计算,可达性验证,干涉检测及工艺验证和反馈,还是仿真录像、离线编程和后期改造都离不开仿真,仿真为整个项目各个阶段提供最直观的标准。

    项目初期的方案阶段可以用仿真软件初步确定主要设备的layout、工件的可达性和生产线节拍。

    项目中期仿真可以验证夹具、抓具的设计及线体、工作站的具体布局,避免各方面原因产生的干涉,同时可以验证优化工艺节拍,即使反馈、修改,保证工艺的最优性和占地最小。

    项目后期制作模拟报告和动画,可以在设备未进厂前直观地模拟展示项目的运行情况;离线编程可以大大缩短现场自动化调试时间,节省了人力成本和缩短项目时间。

    最后,当项目需要改造时,尤其多种产品混合生产时,仿真将直观的展现各种方案的优劣,提供对比,从而合理分配资源,最大化优化方案。

    仿真离不开软件,汽车自动化行业的主流仿真软件包括pdps、robcad、demal等通用软件,也包括robotstudio、motosim等机器人厂商专用软件。

    一般汽车行业机器人自动化生产线软件仿真的流程为:

    (1)导入主要设备3d数模,例如机器人、变位机、夹具、导轨等

    一般结合产品特点初步验证可达性和占地以及节拍,对整个项目的设备数量、占地空间有大致的了解,并模拟调整大致位置,为招投标和技术交流提供技术数据。

    (2)验证生产流程

    验证方案具体的流程可行性,例如焊接应用中的点焊的焊点、弧焊的焊缝是否干涉,切割过程中切割枪姿态良好与否,是否与夹具和工件及其他设备干涉,搬运过程中的静态和运动中包括汽缸打开关闭操作是否干涉、以及应用运行过程中电缆是否干涉等等,并精确调整各设备位置,为设备进厂前地基施工提供依据。

    (3)导入辅助设备

    将附加设备导入工作站,达到仿真与现场一致,比如焊接工作站的焊机,修磨器,清枪机构,冷却除尘设备,围栏光栅等安全设备。可以精确计算出所有设备以及操作人员的空间大小。

    (4)后期文件制作

    在工作站仿真完毕后可以用模拟报告标注焊接时机器人、焊枪、变位机等设备的姿态;仿真运行录像能直观的演示整个虚拟工作站的运行流程;某些相贯线的焊接和切割在现场难以编程,而在仿真软件中可轻松生成路径,离线编程的程序在现场直接导入机器人即可完成调试,大大地节省了现场的人力和时间成本。

    (5)改造验证

    当生产线需要并线或者改造时,可以直接在原来的仿真工作站里修改工艺或增减设备来验证新方案、新工艺的可行性,大大提升了便利性和节省了时间。

4、结语

    由上可知仿真贯穿了汽车自动化生产的所有过程,在汽车行业自动化中占有重要的地位,随着国内各行业自动化生产的发展,越来越多的行业了解到仿真的重要性,仿真软件的功能也越来越多以适应不同行业的需求。

责任编辑:程玥
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