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数字化装配在涂装过程开发中的应用 |
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作者：赵相军 吴隽 |
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数字化装配技术正日益成为重要的辅助和支持工具，在涂装工程的前期规划设计、涂装过程分析与工艺改进等方面发挥着越来越大的作用。
数字化装配的优势
伴随着客户需求的不断变化以及近年来自主汽车企业的壮大，汽车尤其是乘用车车型更新换代速度越来越快。然而因涂装车间建设周期长、资金投入量大，基于利益最大化的考虑，一般新车型的投放都是在原有生产线基础上，由于受限于设计初期的规划，大多要进行较大的改造才能满足生产需要。
在目前的新车型投放过程中，一般的验证方法主要为数据阶段的CAD图纸的静态比照以及样车阶段的带风险生产，由于新车试制阶段大多数情况都未开展电气化改造，更多情况是手动操作，因此很多细节在试制过程中并不明晰，加之CAD二维分析本身的局限性，往往导致试制前期无法完全暴露问题，致使改造周期大大增长。
数字化装配的导入主要致力于在样车试制即数据阶段尽可能地暴露机械化及非标等相关问题，结合可行范围内的数据修改，尽量避免设备及非标的干涉，减少改造量以提高经济效益并缩短涂装过程开发周期。同时数字化装配的导入还可以用于工艺分析、辅助工艺设计，极大地降低了工艺问题发生几率，提高了试制产品质量。
在涂装过程开发中的应用
数字化装配在涂装过程开发中的主要应用包括以下几点：
1.机械化转挂的模拟分析
因CAD图纸一般为线的组合，因此，在实际分析时仅能大致判断是否可以使用，更多的必须上线验证分析。而数字化装配的导入不仅可能直观地重现组态，还能通过间隙及干涉检测即时预警间隙尺寸和干涉位置，以便设计整改出更加符合生产的车身。某预投产车型在某机械化转挂点的干涉检测分析如图1所示。
图1 某预投产车型在某机械化转挂点的干涉检测分析
2.非标通过性的分析
在一般车间设计的过程中，通常限定了可投入车型的长、宽和高，但是往往由于各个工装的张开角度不一致、车身支点布置不同以及各设计院设计参数不同，当一个预投入的车型出现时就需要一个准确的判断依据，这方面数字化装配可很好地提供支持。
3.复杂的机械化动作模拟
目前运动仿真分析主要是采用CAD插件的AUTOPATH程序，该程序对于常见的机械化过程，如摆杆、RoDiP和烘干炉的行走都可以进行模拟，但是操作复杂、涉及的运算量大，即使采样率设置得很高，也不能得到较为准确的数值。如果是全新的车型，则必须全盘推倒重来，工作量更大。
数字化装配的导入，可通过导入精确的CAD轨迹绘制精确的三维数据；再配合合理的约束命令，一次组装完成后即可通过对车型模块的替换来完成相关模型的建立；同时可导入该车型所使用的工艺辅助器具，通过对运行时间和采样点的控制，运用动态距离及碰撞分析，不仅可以得到准确的数值，还可以得到具体发生时间，大大地提高了数值准确性和工作效率。某车型RoDiP运动过程仿真如图所示，两种不同的方法得到值差约140mm，在很多时候已足以导致车型的可通过性出现问题。
某车型RoDiP运动过程仿真
4.辅助工艺分析
随着人们对前期数据分析的逐渐深入，越来越多的企业加大了工艺分析的力度，但是因为起步较晚，一般都是直接引用日韩、欧美的相关技术标准，往往脱离或者忽略了车间的工艺环境及实际机械化运输方式。
如常见的摆杆输送链，一般有一个较大的出入槽角度，出槽后大部分液体都能通过门盖间隙很快沥出，经测算自车身全部出槽到恢复水平耗时一般超过20s，因此积液主要积留在出槽角度状态形成的袋腔内，所以相关孔位可以适当设置在袋腔底部，以缩短沥液时间。袋腔可通过槽体行进模拟很明显地发现。某车型磷化后出槽如图所示，其中箭头以下为形成的袋腔，设置沥液孔可适当偏重于此区域。
图 某车型磷化后出槽
5.辅助设计
由于投产的车型越来越多，投放的周期越来越短，基于效率、效益和质量的考虑，通用化及工艺电子化日渐受到重视，这驱使工艺部门越来越趋向于设计部门并逐渐具备了较强的设计能力，如常见的工装虚拟化设计、沥青板的设计开发等不仅可以减少现场修改的次数，同时可有效提高试制质量，降低试制资金的投入。
辅助设计往往还与工艺分析相辅相成，好的设计可有效提高工艺质量、减少各类工艺问题的发生。比如两盖的电泳工装设计的合理与否往往与电泳质量相关，适当的工艺分析配合合理的设计才能有效提高排气效果，屏蔽电泳盲区，提高防腐效能。
结语
在汽车制造业日益发达的今天，伴随着众多计算机辅助设计和分析软件的引入，人们在易操作性、效益和精度等方面的要求越来越高。就数字化装配技术而言，只要能很好地得到现场数据及设计相关资料的支持，配置完成相关的模块后，初学者也能很好地应用；相较于数字化工厂无需过大的计算机硬件及资金投入，也能获得同样精度的结果。数字化装配技术正日益成为重要的辅助和支持工具，相信它在涂装工程的前期规划设计、涂装过程分析与工艺改进等方面将发挥越来越大的作用。(end)
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(4/18/2013) |
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