基于ICIDO的轉(zhuǎn)向架裝配仿真應(yīng)用研究

毛斌+王守兵

摘 要：為實(shí)現(xiàn)在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中產(chǎn)品試制不再完全依賴(lài)于經(jīng)驗(yàn)與試驗(yàn)、減少設(shè)計(jì)的盲目性及縮短試制周期等目標(biāo)，目前大多數(shù)企業(yè)都開(kāi)始利用仿真技術(shù)模擬實(shí)際裝配操作。使用ICIDO軟件對(duì)轉(zhuǎn)向架裝配仿真過(guò)程進(jìn)行了應(yīng)用分析研究。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向架；裝配仿真；ICIDO軟件；齒輪箱

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.076

1 仿真概述

在軌道車(chē)輛高速、重載的大發(fā)展方向下，轉(zhuǎn)向架作為車(chē)輛運(yùn)行的關(guān)鍵部件，其制造工藝越來(lái)越復(fù)雜。傳統(tǒng)的裝配工藝是先憑借有經(jīng)驗(yàn)的工藝員做好工藝規(guī)劃，再由現(xiàn)場(chǎng)試制進(jìn)行布局、工裝等調(diào)整，降低操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。這種做法工作量巨大，耗時(shí)長(zhǎng)，工藝規(guī)劃的質(zhì)量無(wú)法保證。而三維數(shù)字化虛擬裝配不需要實(shí)際產(chǎn)品作支持，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品的可裝配性、裝配工藝的合理性、裝配線的利用效率和人工裝配操作的適用性等進(jìn)行析、仿真，評(píng)價(jià)和優(yōu)化產(chǎn)品裝配模型，可以有效地幫助企業(yè)作出與裝配相關(guān)的工程決策，達(dá)到提高裝配質(zhì)量和效率、降低生產(chǎn)成本以及優(yōu)化產(chǎn)品性能等目的。

ICIDO是法國(guó)ESI集團(tuán)為用戶提供的虛擬現(xiàn)實(shí)解決方案和可視化設(shè)計(jì)制造決策平臺(tái)（VDP）。其仿真特點(diǎn)是基于試驗(yàn)，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行仿真操作。本文主要使用軟件的IDO：Package對(duì)象包模塊、IDO：Ergonomics人機(jī)（車(chē)）工程模塊、IDO：Behave部件行為活動(dòng)模塊對(duì)轉(zhuǎn)向架總成裝配工藝進(jìn)行仿真。

2 轉(zhuǎn)向架總成裝配仿真過(guò)程

2.1 轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品裝配順序、路徑規(guī)劃

使用ICIDO仿真軟件，導(dǎo)入產(chǎn)品及生產(chǎn)資源模型，結(jié)合工藝技術(shù)要求進(jìn)行裝配過(guò)程仿真，規(guī)劃合理的產(chǎn)品裝配順序及裝配路徑，輸出裝配過(guò)程仿真視頻和仿真結(jié)果文件。軟件的實(shí)時(shí)仿真操作可以讓工藝員對(duì)在仿真環(huán)境中產(chǎn)品的裝配順序及路徑進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，能夠針對(duì)實(shí)際裝配過(guò)程提出合理的優(yōu)化建議，減少現(xiàn)場(chǎng)工藝路徑調(diào)整造成的時(shí)間浪費(fèi)。

2.2 工藝裝備及工具適應(yīng)性仿真

工藝裝備直接影響著產(chǎn)品的裝配質(zhì)量和操作的舒適性，仿真過(guò)程分析如下。

2.2.1 齒輪箱的定位

齒輪箱的定位是通過(guò)工裝底部的支撐裝置實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)調(diào)整支撐裝置的高度可控制齒輪箱的旋轉(zhuǎn)角度。當(dāng)齒輪箱向下旋轉(zhuǎn)15°時(shí)，支撐裝置的高度可通過(guò)IC.IDO的測(cè)量功能測(cè)得。當(dāng)該尺寸齒輪箱旋轉(zhuǎn)15°時(shí)，對(duì)應(yīng)的支撐頂高度為142.90 mm。圖1所示為支撐裝置的高度。

2.2.2 工裝臺(tái)位的高度

通過(guò)對(duì)不同位置操作人員的可達(dá)性、可視性、舒適性分析，對(duì)原有工裝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，建議調(diào)整工裝臺(tái)位高度。整體提升240 mm，可改善底部工位裝配的舒適性和可視性。圖2所示為工裝臺(tái)位的高度。

2.2.3 聯(lián)軸節(jié)的安裝

對(duì)于聯(lián)軸節(jié)的安裝，仿真分析了頂部工位可裝配的最遠(yuǎn)端螺栓工裝的可操作性。裝配人員的手臂長(zhǎng)度是影響該操作的主要因素，建議使用臂長(zhǎng)較長(zhǎng)或身材較高的工人完成該操作。

2.2.4 落車(chē)時(shí)橫向減振器的安裝

分析了轉(zhuǎn)向架上部裝配（需考慮車(chē)體底部對(duì)裝配空間的影響）和轉(zhuǎn)向架下部裝配（需考慮轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)對(duì)操作空間、可視性及可達(dá)性的影響）的可行性，分析了裝配位置的可達(dá)性和舒適性，并分析了工裝的可達(dá)性和可操作空間。由于扭力扳手在下部操作時(shí)操作空間不大（螺帽側(cè)可旋轉(zhuǎn)空間為0°，螺母?jìng)?cè)可旋轉(zhuǎn)角度僅為6°），因此選擇上部裝配工位。由于電機(jī)頂部提供了支撐平面，選擇在電機(jī)側(cè)進(jìn)行裝配。裝配時(shí)，裝配員左手使用扭力扳手旋轉(zhuǎn)螺母，可操作角度為44°；右手使用普通扳手固定螺帽。圖3所示為橫向減振器的安裝。

3 結(jié)束語(yǔ)

使用裝配仿真軟件可以實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品組裝前的裝配工藝規(guī)劃和分析、可裝配性驗(yàn)證、裝配過(guò)程演示、裝配操作培訓(xùn)與指導(dǎo)等完整解決方案；可縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，減少返工、報(bào)廢量，提高裝配質(zhì)量，同時(shí)，可提前獲得部分工藝參數(shù)，為后期批量生產(chǎn)提出建議，將產(chǎn)生明顯的直接經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉光亮.面向動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架虛擬裝配的可視化技術(shù)研究與應(yīng)用[D].大連：大連交通大學(xué)，2011.

〔編輯：劉曉芳〕