图 4 主合装台右侧结构简图
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中国机械工程第 12卷第 11期 2001年 11月
文 章 编 号 :1004- 132Ⅹ (2001)11- 1250- 03
虚拟加工环境建造的关键技术研究
梁宏宝 钟诗胜 王知行
摘 要 :在 研 究 虚 拟 现 实 技 术 、数 控 加 工 技 术 的 基 础 上 ,开 发 出 了 一 个 真 正
地板焊接总成
车 前围焊接总成
身 左右侧围总成 焊
装 后围焊接总成总成顶棚组件铰链及门组件
前地板总成 后地板总成 车架焊接总成 其它零部件
左右纵梁焊接 地板横梁焊接
其它零部件
图1 焊接主线工艺流程图
车 身 在 焊 装 过 程 中,需 要 专 门 的 焊 装 夹 具 来 确 定 钣 金 件 或 合 件 的 相 对 位 置,并 将 其 夹 紧 贴 合 。 [2] 工位与工位或分总成线间需要方便灵活的 传 输 装 置 ,完 成 生 产 线 物 流 分 配 任 务 。生 产 线 的 整 个动作流程由计算机控制系统进行全自动控制。 1.2 焊装主线平面布置设计
3 焊装主线合装台设计
合装台是焊装主线合装工位的主要设备之
一 ,一 般 由 气 液 压 动 力 装 置 、升 降 机 构 、夹 具 体 、焊 接设备及可编程控制系统等构成。合装台一般采 用移 动与 旋 转 动 作,对 装 夹 在 合 装 台 台 架 上 的 车 体 合 装 部 件 进 行 三 坐 标 调 整、定 位 夹 紧、焊 接,完 成 车身 主焊。焊 装主 线 上 一 般 分 主 合 装 台 (main dock)与 顶 棚 合 装 台 (roofdock)。主 合 装 台 将 地 板 总成 件与 侧 围 总 成 件 及 前 围、顶 棚 横 梁 等 焊 装 在 一 起,由 地 板 台 架、左 右 侧 围 活 动 台 架、地 板 定 位 夹 具 、左 右 侧 围 夹 具 、前 围 夹 具 等 组 成 。 地 板 总 成 装夹 在地 板 台 架 上,左 右 侧 围 台 架 带 动 安 装 在 其 上 的 左 右 侧 围 总 成 旋 转 移 动 ,与 地 板 总 成 组 合 ,通 过各夹具定位夹紧。顶棚合装台完成在主合装台 合 装的 车 身 壳 体 上 焊 装 顶 棚,由 搬 送 机 将 顶 棚 移 送 到 顶 棚 合 装 台 ,由 顶 棚 合 装 夹 具 定 位 夹 紧 。
车身焊装生产线焊装主线设计研究 -- 王元勋 何可敬 高 银等
图 2 焊装主线平面布置示意图
2 焊装主线传输系统设计
其它 总成 线 间 的 钣 金 合 件 的 传 输,如 将 左 右 侧 围 总成 线焊 好 的 左 右 侧 围 总 成 传 输 到 焊 装 主 线,或
传 输 系 统 是 焊 装 主 线 的 重 要 设 备 之 一,完 成 将顶棚传输到焊装主线等。
的仿真 虚拟 加工环境,主要包括 车 间、机 床、夹 具等 场景,该车 间包 括三 坐标
铣削加工中心等 5台 机床,机 床 实 现了 仿 真 加工 能力,车 间提供 了用户 漫游
功 能 。 同 时 该 环 境 实 现 了 对 零 件 可 加 工 性 的 评 价 、机 床 及 刀 具 加 工 参 数 的 合
计 方 法 ,并 以 某 汽 车 制 造 公 司 最 新 开 发 设 计 的 微 型 面 包 车 的 焊 装 主 线 总 体 布 置 图 为 例 ,具 体 进
行了说明;对焊装主线的关键设备 -- 传输系统及合装台的设计进行了介绍。
关 键 词 :焊 装 生 产 线 ;焊 装 主 线 ;传 输 系 统 ;合 装 台
图 2为某汽车制造公司最新开发设计的微型 面包车的焊装主线总体布置图。该主线为高顶棚 与低顶棚 2种车型混合焊装线。全线由 19个工位 组成。10工位完成大地板 的组 焊,将 部件和 小件 装 焊 在 一 起;20工 位 对 10工 位 组 焊 的 钣 金 合 件 进行补焊;30工位将大地板与前地 板总 成进行 组 焊;40工 位 将 后 地 板 总 成 与 30工 位 传 输 过 来 的 钣 金 组 件 进 行 组 焊;在 50工 位、60工 位、70工 位 及 80工 位 进 行 补 焊 完 成 地 板 总 成;90工 位 为 预 留工位;100工位为主合装 工位,是保 证车身 质量 的 关键 工 位,左 右 侧 围 总 成 在 侧 围 总 成 线 上 焊 接 好 后,由 搬 送 机 传 输 到 合 装 台 上 定 位,与 前 围 总 成、地板总成及顶棚横梁等组 装焊 接;110工 位进 行 注 胶,保 证 汽 车 在 防 水、隔 音、防 尘 方 面 达 到 设 计 要 求 ;120工 位 、130工 位 对 车 身 壳 体 进 行 补 焊 ; 140工 位 为 顶 棚 合 装 工 位,将 顶 棚 与 车 身 壳 体 在 顶 棚 合 装 台 定 位 后 进 行 组 焊 完 成 白 车 身;150工 位、160工 位、170工 位 及 180工 位 对 汽 车 白 车 身 进 行 补 焊,180工 位 并 对 铰 链 部 件 进 行 CO2 保 护 焊;最 后 190工 位 将 焊 好 的 汽 车 白 车 身 用 升 降 机 下 线 ,传 输 到 检 验 工 位 或 涂 装 线 。全 线 操 作 人 设 计 为 35名,其 中 在 70工 位、120工 位、130工 位 及 150工位共设置机器人焊 6台,生产节拍为 120s。
图 3为 常 用 的 在 线 步 进 式 传 输 装 置 (under
(a)步 进 式 传 输 装 置
上 升、下 降,以 及 前 后 进 的 准 确 定 位,保 证 设 备 无 故障 且平 稳 地 传 输 工 件,并 且 有 在 紧 急 状 态 下 的 急 停 功 能 ,以 及 机 械 与 电 控 双 重 安 全 保 护 装 置 。
成型算法等关键技术。
关 键 词 :虚 拟 加 工 ;CIMS;3维 建 模 ;CAD/CAM;算 法
中 图 分 类 号 :TP391.9
文 献 标 识 码 :A
梁宏宝
博士研究生
1 虚拟加工环境的功能树模型
本 系 统 的 设 计 目 标 是,建 立 一 个 虚 拟 加 工 车 间 ,使 其 具 有 仿 真 加 工 能 力 ,在 车 间 提 供 用 户 漫 游 功能,同时实现对零件可加工性的评价和机床及刀 具加工参数的合理性评价。
该虚拟环境主要功能树见图 1。 1.1 硬件环境的建模
虚拟加工环境设备的几何建模是实现虚拟加
工的前提条件,重要的是根据实际工作环境的几何 尺寸在计算机上进行 3维再现,但该 3维场景的实 现,与传统的 3维仿真有本质的区别,主要是场景 中的机床、刀具、夹具都要有局部的可操作性,即根
据用户的意志进行切削加工,因此在进行几何建模 时要有自己的逻辑数据结构,来表达场景中物体之 间位置及运动关系。 1.1.1 层次式的建模方法
加工中心是一个层次式的装配体,它包含许多 部件,这些部件之间存在着相互装配关系和约束条 件 。为 此 我 们 用 物 体 - 零 件 - 部 件 - 机 床 的 层 次 式 建模方法[1],该方法一方面反映了加工中心各组成 模块间的层次装配关系,另一方面可以通过底层的 物体和混合实体建模技术结合起来,从而方便加工 中心几何模型的建立。
中 图 分 类 号 :U463.82.06;U468.22
文 献 标 识 码 :A
1 总体设计
1.1 车身焊装工艺 汽 车 焊 装 主 线 是 把 由 前 围 总 成 线、后 围 总 成
线 、左 右 侧 围 总 成 线 ,以 及 地 板 总 成 线 焊 接 而 成 的 车 体 钣 金 合 件 及 顶 棚 通 过 传 输 装 置 、夹 具 、合 装 台 等 设 备定 位 后,焊 接 合 装 完 成 白 车 身 组 焊 的 总 成 线 ,是 车 身 焊 装 生 产 线 的 核 心 部 分 。车 身 壳 体 是 由 薄 钢板组 焊 而 成 的 复 杂 结 构 件,一 辆 车 身 由 数 百 个 钣 金 冲 压 件 经 点 焊 、气 体 保 护 焊 、钎 焊 及 粘 接 等 工艺组装而成。汽车车身钣金件的装焊是按一定 的 先 后 顺 序 进 行 的 ,具 有 明 显 的 程 序 性 。为 便 于 装 焊,通 常 将 车 身 的 装 焊 过 程 划 分 为 总 成、分 总 成, 各分 总 成 又 划 分 为 若 干 合 件,由 各 工 位 完 成 各 零 部件的组装 。 [1] 图 1为车身焊装生产线焊装主线 工艺流程图。
图 4为 一 主 合 装 台 右 侧 结 构 简 图 (左 右 对
(b)悬 吊 式 搬 送 机 图 3 传输装置示意图
shuttle)和 悬 吊 式 搬 送 机 (AFM)的 结 构 示 意 图。 前者把等待或作业结束的工件按顺序准确地从前
一 工 位 传 送 到 下 一 工 位 ,完 成 一 个 节 拍 动 作 ,可 方 便 灵 活地 实 现 相 邻 工 位 间 的 工 件 在 线 传 输;后 者 应 用 射流 原 理,由 真 空 吸 盘 及 快 速 夹 紧 器 将 装 焊 好 的钣金 合 件 搬 运 到 焊 装 主 线 的 合 装 工 位,快 速 夹紧器起漏气安全保护作用。悬吊式搬送机可在 3维空间内自由输送工件,具有吊 装运 输 方 便、灵 活、安 全、可 靠 等 特 点,通 常 用 于 与 远 距 离 工 位 或
其中,物体是由若干封闭表面所围成的有限空 间,它是通过实体建模技术产生的 3维实体;零件
收 稿 日 期 :1999- 12- 22
是 通 过 物 体 赋 以 材 料、类 型 等 物 理 属 性 来 定 义 的;
理 性 评 价 、NC代 码 的 验 证 等 工 作 。阐 述 虚 拟 加 工 环 境 的 建 造 模 型 、功 能 模 型
及 关 键 技 术 ,主 要 包 括 设 备 加 工 特 征 的 建 模 、设 备 几 何 建 模 的 描 述 、加 工 中 心