基于虛擬仿真設計下的自動輸送系統研究

孫依黎

摘 ? 要：新時期下，我國的工業水平高速發展，國內的汽車行業也隨之迅速發展，如何提高汽車產品的高質量高標準是適應市場的需求，而汽車產品的零部件生產更是重中之重，面對不斷升級的產品要求，自主的生產線研發和對現有的生產線優化，也是急于解決的首要問題。發動機是汽車的核心部件，發動機缸體加工的生產效率和加工質量直接關系到汽車的生產效率和性能。因此，在汽車行業中，如何提高發動機缸體生產效率和加工質量是一項重要的研究課題。

關鍵詞：計算機輔助三維設計 ?自動輸送系統 ?軌道滑塊 ?傳送小車

中圖分類號：TE53 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（a）-0065-02

計算機輔助三維設計主要體現在工業設計領域。利用計算機設計師可以模擬出自己想要設計的東西，包括外觀、結構、形態等多方面。基于虛擬仿真下的數字化裝配技術可以大幅減少人力物力的支出，提高裝配和檢測的精度，工裝和缸體同時進行數字定義可以通過CATIA、犀牛、PRO/E、UG等軟件模擬出各種產品變化萬千的造型等。可以實時識別部件的幾何量和參與裝配過程的幾何參數。裝配的定位、姿態以及速度等可以實時的反饋到計算機，確定優化的準則，實現對系統的研發、優化及改造，在機械創新設計方面，出現了一系列新技術，大大提高了機械設計制造過程的效率，降低了生產成本，對推動機械行業的發展發揮了越來越重要的作用。

自動輸送系統是流水線自動化生產的重要組成部分，它完成了物件的運送、抓取、轉移等功能是大規模集成控制系統的基礎工作單元。設計中完成了總體方案設計，實現了軌道、滑塊、傳送小車等硬件的調配控制，實現傳送小車自動裝卡，運輸、翻轉等功能。工件傳送小車和軌道滑塊在重載、多廢料的危險環境中應用普遍，不但減輕了工人的勞動強度，還大大提高了勞動生產率。

本文主要對軌道滑塊、傳送小車的機械結構進行設計。所設計的整套系統根據實際工作現場需要，利用小車的運動穩定和抓取可靠安全等優勢代替原有的機械手臂抓取工件。因原有的手臂還要在人員的輔助下移動到工作臺上并且在運輸的過程中安全隱患很大，為了減少原有的人員參與，實現自動控制也是首先要解決的問題。在設計的過程中應用計算機輔助設計實現虛擬化裝配設計也是當前的設計手段。

工件傳送小車和軌道滑塊在重載、多廢料的危險環境中應用普遍，不但減輕了工人的勞動強度，還大大提高了勞動生產率。本文主要對軌道滑塊、傳送小車的機械結構進行設計。所設計的整套系統根據實際工作現場需要，利用小車的運動穩定和抓取可靠安全等優勢代替原有的機械手臂抓取工件。因原有的手臂還要在人員的輔助下移動到工作臺上并且在運輸的過程中安全隱患很大，為了減少原有的人員參與，實現自動控制也是首先要解決的問題。在設計的過程中應用計算機輔助設計實現虛擬化裝配設計也是當前的設計手段。

一條合理的現代化發動機生產線是為汽車企業在未來的競爭中提供了“提高品質，降低成本”基本保證。虛擬仿真技術可以全面的提高生產線的生命周期及產品的生產質量，建立一個交互式的平臺，讓設計者與產品在虛擬的環境下制定合理的、符合實際的設計方案。我們可以看到虛擬仿真技術可以貫穿整個的系統，以產品設計為中心、以工藝規劃為中心、以制造系統規劃為中心等等，對于汽車動力總成制造企業來講，合理規劃生產是非常重要的，一條現代化的發動機生產線，要保證產品的技術要求，就要做到高精度;要有效地控制產品精度，就要做到高質量;要確保生產節拍，就要做到高效率;要有利于改型換代，還要做到高柔性，投資合理，運行成本低廉，開工率高，使用壽命長。但以上這些條件還不夠，一條現代化的發動機生產線在確保高精度和質量的前提提高效率就要提高自動化程度，并且至關重要不可忽視的一點，那就是生產安全的確保。如何能使新生產線具有高效率、高精度、高質量和高安全性的保證能力，成為每一位生產線規劃者必須著手解決的課題。

結合傳統組合機床對其進行柔性化改良，用傳統的組合機床和計算機數控技術相結合讓傳統的組合機床能夠滿足多種不同的加工要求，這就是目前改良已經有了一定進展的以傳統自動生產線為基礎以數控技術為改造手段以柔性化為目的的，常見的發動機缸體生產形式;加工中心也是柔性生產線重要的組成部分，再配以多種機床和一系列組合機，這樣圍繞加工中心，建立的自動化柔性化生產線，我們稱之為準柔性化生產線，這樣建立的生產線方案自動化水平相對較高，柔性化只是蜻蜓點水;高端的自動化柔性生產線應該由成組配套的柔性運輸生產線和柔性制造生產線相結合，滿足多種類，高質量，大批量的發動機缸體生產。將柔性運輸線與柔性制造線整合為一套可靠的柔性化系統。發動機缸體的生產技術一路走來，先后經歷了由剛性自動化到數控技術的植入，而后又是在硬件設備上提高，引進了加工中心，再發展到柔性運輸、制造生產線相結合的柔性生產系統和敏捷柔性生產系統。

（1）根據汽車發動機生產線輸送需求，對發動機缸體堰切割自動輸送系統進行總體設計。

（2）運用CATIA軟件對該系統零部件進行三維實體建模，進行基于CATIA軟件的自頂向下設計為主、自底向上設計為輔的發動機缸體堰切割自動線輸送系統的總體結構設計，對自動線輸送系統的各組成部分：移動滑臺、小車升降機構、夾緊機構、移動導軌等部件進行結構設計。

（3）運用CATIA軟件對該系統零部件進行裝配，完成裝配層次劃分、干涉。沖突檢查、建立裝配約束，完成總體結構裝配。

（4）發動機缸體堰切割自動輸送系統運動仿真及分析。

（5）對發動機缸體堰切割自動線輸送系統的關鍵部件——傳送小車進行應力、應變、變形等力學分析，驗證小車穩定性及可行性。

針對汽車發動機缸體堰切割加工的工藝特點并結合生產實際，對發動機缸體的缸體堰切割自動輸送過程進行了分析和研究。采用了先進數字化虛擬設計技術，適當地考慮了系統的運行及維護，不僅保證了改造后自動輸送系統的自動化程度，而且安全性好，效率高。驗證了發動機缸體堰在輸送過程中的可行性、安全性、可靠性。

參考文獻

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