基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的汽車(chē)焊裝夾具研究

徐國(guó)龍 王春雷 龔奕境 張?jiān)? 張博 安南

摘 要：汽車(chē)焊裝夾具是汽車(chē)白車(chē)身加工制造時(shí)重要的固定工具，一條汽車(chē)焊裝生產(chǎn)線具有大約500套汽車(chē)焊裝夾具，價(jià)值為400萬(wàn)元至1 900萬(wàn)元。但隨著該車(chē)型生產(chǎn)線的淘汰，此條生產(chǎn)線上汽車(chē)焊裝夾具全部廢棄，造成了極大的浪費(fèi)。本文通過(guò)分析汽車(chē)焊裝夾具的構(gòu)造原理，利用成組技術(shù)，對(duì)廢棄夾具進(jìn)行重組，使之滿(mǎn)足用戶(hù)的使用要求，達(dá)到循環(huán)利用的目的。

關(guān)鍵詞：成組技術(shù)；二次加工；互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；循環(huán)利用

中圖分類(lèi)號(hào)：TG431 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）17-0121-03

Research on Automobile Welding fixture based on Internet

XU Guolong1 WANG Chunlei1 GONG Yijing2 ZHANG Yue1 ZHANG Bo1 AN Nan1

Abstract： Automobile welding fixture is an important fixed tool in the process and manufacture of automobile outer body. An automobile welding assembly line has about 500 sets of automobile welding fixture with the value between 4 million and 19 million. However， with the elimination of the production line， all welding jigs and fixtures on this production line have been abandoned， resulting in a great waste. In this paper， by analyzing the construction principle of the welding fixture， the group technology was used to reorganize the discarded fixture so as to meet the user's requirements and achieve the purpose of recycling.

Keywords： group technology；secondary operation；internet technology；cyclic utilization

1 汽車(chē)焊裝夾具的研究背景

自進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，工業(yè)體系的改革步伐越來(lái)越快，新產(chǎn)品、新理念精益求精，一日千里。汽車(chē)車(chē)身是汽車(chē)的重要組成部分，是整個(gè)汽車(chē)零部件的載體。車(chē)身是具有復(fù)雜型面的殼體零件。汽車(chē)車(chē)體尺寸精度直接影響汽車(chē)的裝配質(zhì)量，而車(chē)體制造過(guò)程中的焊接裝配工藝是車(chē)體成形的關(guān)鍵，也是保證車(chē)體精度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是車(chē)身系統(tǒng)工程中的一個(gè)重要組成部分。在現(xiàn)代制造業(yè)中，焊裝夾具是保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)行全面質(zhì)量管理的重要手段。在新產(chǎn)品的研制過(guò)程中，夾具對(duì)縮短研制周期也起著重要作用[1]。

隨著快速變化的全球市場(chǎng)及大眾消費(fèi)水平的提高，近年來(lái)，對(duì)汽車(chē)的需求量一直呈現(xiàn)出穩(wěn)定上升的狀態(tài)。但目前，焊裝夾具仍然存在專(zhuān)用性強(qiáng)、設(shè)計(jì)復(fù)雜、非標(biāo)工件、通用性差等缺陷。隨著車(chē)型的變換速度逐漸加快，與之對(duì)應(yīng)的焊裝夾具的淘汰率也逐年升高，不僅造成了極大的資源浪費(fèi)，而且減緩了汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，并未起到一定的推動(dòng)作用。為了解決上述幾大問(wèn)題，目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)CAFD計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的研究已經(jīng)做了大量工作[2]。CAFD按系統(tǒng)集成模塊差異可分為：交互式夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)、變異式和生成式方法發(fā)展基于成組技術(shù)及知識(shí)的CAFD系統(tǒng)和基于規(guī)則、實(shí)例和智能算法的CAFD系統(tǒng)[3]。目前，主流CAFD系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容包括：安裝規(guī)劃、夾具規(guī)劃、夾具構(gòu)形設(shè)計(jì)和夾具性能評(píng)價(jià)。如今，針對(duì)CAFD的研究已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，對(duì)焊裝夾具設(shè)計(jì)發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。但是，其仍然不能夠很好的解決資源浪費(fèi)這一大問(wèn)題。在《中國(guó)制造2025》規(guī)劃中，政府明確提出了未來(lái)五大工程建設(shè)的發(fā)展目標(biāo)，如圖1所示。焊裝夾具的設(shè)計(jì)與制造也面臨著一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，焊裝夾具向著高效化、智能化、可持續(xù)化和柔性化的方向發(fā)展成為主要趨勢(shì)[4]。

但隨著科技的高速發(fā)展，其也會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題。隨著人們對(duì)汽車(chē)的需求增加，汽車(chē)的產(chǎn)能逐漸增大，這也就導(dǎo)致汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)汽車(chē)生產(chǎn)配件的需求越來(lái)越大。汽車(chē)焊裝夾具是在汽車(chē)生產(chǎn)制造過(guò)程中對(duì)白車(chē)身進(jìn)行固定并帶有定位功能的工具，因?yàn)槠?chē)焊裝夾具極大部分為非標(biāo)準(zhǔn)件，專(zhuān)用性強(qiáng)，通用性差，設(shè)計(jì)復(fù)雜，因而，在設(shè)計(jì)制造一套滿(mǎn)足新車(chē)型加工要求的汽車(chē)焊裝夾具時(shí)，需要耗費(fèi)巨大的人力、物力及財(cái)力，過(guò)程十分煩瑣，成本普遍偏高。此外，汽車(chē)焊裝夾具往往會(huì)隨著生產(chǎn)線的淘汰而全部廢棄，這不僅導(dǎo)致資源的浪費(fèi)，還造成技術(shù)的極大浪費(fèi)[5]。

2 技術(shù)流程

2.1 汽車(chē)焊裝夾具數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

針對(duì)這一現(xiàn)象，本項(xiàng)目組通過(guò)對(duì)市場(chǎng)上的廢棄汽車(chē)焊裝夾具進(jìn)行整合，統(tǒng)計(jì)收集汽車(chē)焊裝夾具信息，利用CATIA、UG等軟件對(duì)汽車(chē)焊裝夾具進(jìn)行三維建模，以汽車(chē)車(chē)身上每個(gè)覆蓋件所對(duì)應(yīng)的夾具單元，根據(jù)夾具零件的種類(lèi)、材質(zhì)、處理方式、實(shí)用特點(diǎn)和幾何特征等進(jìn)行分類(lèi)，并建立如表1所示的汽車(chē)焊裝夾具數(shù)據(jù)庫(kù)[6]。

2.2 汽車(chē)焊裝夾具的重組研究

近年來(lái)，國(guó)家提出了“中國(guó)制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”、循環(huán)利用及敏捷制造等政策，鼓勵(lì)各科研單位、各企業(yè)提高產(chǎn)品的利用價(jià)值，提高產(chǎn)品的加工制造質(zhì)量。本項(xiàng)目組基于此政策，提出利用成組技術(shù)和二次加工的方法，重新組裝滿(mǎn)足新型使用要求的汽車(chē)焊裝夾具，以極大提高汽車(chē)焊裝夾具的循環(huán)使用率，增加汽車(chē)焊裝夾具零件的二次利用價(jià)值，同時(shí)響應(yīng)國(guó)家倡導(dǎo)的發(fā)展智能制造、綠色發(fā)展工程建設(shè)的號(hào)召。

成組技術(shù)是一種新型的加工技術(shù)，通過(guò)把結(jié)構(gòu)、材料和工藝近似的零件組成一個(gè)零件族（組），增加其生產(chǎn)量，擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)根據(jù)零件族（組）制定工藝進(jìn)行加工，從而提高零件的利用率，減少加工時(shí)間，提高加工效率和勞動(dòng)生產(chǎn)率[7]。

二次加工技術(shù)對(duì)已有的相似度極高的工藝零件進(jìn)行微調(diào)整，使其滿(mǎn)足新型汽車(chē)焊裝夾具的工藝需求，使非標(biāo)工向著標(biāo)準(zhǔn)件的方向進(jìn)行，使其實(shí)現(xiàn)最大限度的循環(huán)使用。

本項(xiàng)目基于汽車(chē)焊裝夾具數(shù)據(jù)庫(kù)和二次加工以及成組技術(shù)的原理，根據(jù)客戶(hù)需求，通過(guò)所建的焊裝夾具數(shù)據(jù)庫(kù)，查找出符合客戶(hù)要求的最優(yōu)方案，根據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中找到的最優(yōu)方案，依據(jù)成組技術(shù)和二次加工的方法，將從夾具數(shù)據(jù)庫(kù)中挑選出的汽車(chē)焊裝夾具零件進(jìn)行重組加工，使其成為滿(mǎn)足設(shè)計(jì)工藝需求的汽車(chē)焊裝夾具零件，具體過(guò)程如圖2所示[8]。

2.3 汽車(chē)焊裝夾具的運(yùn)營(yíng)分析

汽車(chē)焊裝夾具運(yùn)營(yíng)流程主要包括如圖3所示的幾個(gè)步驟。首先，根據(jù)圖3所示的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與客戶(hù)聯(lián)系，根據(jù)客戶(hù)的需求采集信息，并將所得的汽車(chē)覆蓋件信息輸入數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)夾具的組成機(jī)構(gòu)，利用軟件數(shù)據(jù)庫(kù)篩選所需夾具，根據(jù)成組技術(shù)對(duì)焊裝夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，設(shè)計(jì)完成之后交給客戶(hù)進(jìn)行審核。對(duì)不能滿(mǎn)足加工工藝的零部件進(jìn)行二次加工、改造，完成之后交給客戶(hù)進(jìn)行再次審核，審核無(wú)誤后，對(duì)其進(jìn)行裝配、打包和試運(yùn)營(yíng)。該過(guò)程中進(jìn)行的數(shù)據(jù)分析、成組篩選、尋找最佳工藝、合成所需方案都將通過(guò)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)與工作人員之間相互合作完成。

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)與客戶(hù)進(jìn)行交流溝通，在收集各企業(yè)廢舊夾具資料、豐富數(shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí)進(jìn)行技術(shù)宣傳，利用成組快裝技術(shù)及二次加工技術(shù)確定設(shè)計(jì)方案，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)選取試用夾具，通過(guò)二次加工使其夾具更加符合工藝需求，將方案提供給客戶(hù)，符合要求后進(jìn)行加工制造，成品輸出配送，并幫助客戶(hù)調(diào)試運(yùn)營(yíng)。

3 結(jié)語(yǔ)

利用成組技術(shù)、計(jì)算機(jī)編程技術(shù)等組建“智慧夾具”軟件系統(tǒng)。通過(guò)使用“智慧夾具”軟件系統(tǒng)，對(duì)廢棄夾具進(jìn)行重組，使之滿(mǎn)足用戶(hù)的使用要求，達(dá)到循環(huán)利用的目的；與客戶(hù)產(chǎn)生供需關(guān)系，解決夾具市場(chǎng)過(guò)度浪費(fèi)、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)和制造成本高的問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)三方共贏。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱曉歡.汽車(chē)焊裝夾具設(shè)計(jì)理論研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（10）：55-56.

[2]王方倫.基于混合推理的汽車(chē)焊裝夾具智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D].煙臺(tái)：煙臺(tái)大學(xué)，2016.

[3]蘇俊.汽車(chē)焊裝夾具智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].科技展望，2016（9）：65.

[4]宋彩艷，寧祎，韓莉莉，等.焊裝夾具及其柔性化在工業(yè)制造中的應(yīng)用綜述[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017（9）：109-111.

[5]李琦.汽車(chē)車(chē)身焊裝夾具制造過(guò)程問(wèn)題分析及控制[C]//河南省汽車(chē)工程學(xué)會(huì).第十三屆河南省汽車(chē)工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.河南省汽車(chē)工程學(xué)會(huì)，2016.

[6]李坤宏.基于CATIA的汽車(chē)焊裝夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[D].重慶：重慶大學(xué)，2007.

[7]禹化寶.基于案例汽車(chē)焊裝夾具智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D].煙臺(tái)：煙臺(tái)大學(xué)，2014.

[8]徐芹亮.基于知識(shí)的汽車(chē)焊裝夾具智能CAD推理機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D].煙臺(tái)：煙臺(tái)大學(xué)，2007.