譚增欣?

（上海ABB工程有限公司?上海市?201319）

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摘要：自動(dòng)化在機(jī)械生產(chǎn)中占據(jù)著重要的作用，本文介紹了汽車自動(dòng)化生產(chǎn)中仿真的技術(shù)要點(diǎn)和工作流程，表明了仿真在自動(dòng)化生產(chǎn)中的重要性，以及其優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：仿真，汽車，自動(dòng)化， 生產(chǎn)，作用

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1、自動(dòng)化在制造業(yè)的重要作用

制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基，沒(méi)有強(qiáng)大的制造業(yè)，就沒(méi)有國(guó)家和民族的強(qiáng)盛。隨著工業(yè)4.0的提出，制造業(yè)面臨著方法、工具、商業(yè)模式等方面的革新，而制造自動(dòng)化是保證生產(chǎn)制造獲得最高生產(chǎn)率、最優(yōu)產(chǎn)品質(zhì)量和最低成本的最好手段。制造自動(dòng)化一方面是把機(jī)械、電子和以計(jì)算機(jī)為技術(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用于先進(jìn)工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用機(jī)械化和自動(dòng)化技術(shù)、裝置和設(shè)備，使投入生產(chǎn)的原材料，輔料和外購(gòu)件等加工對(duì)象按最佳狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)行；另一方面，使加工操作的程序安排、生產(chǎn)技術(shù)工作、計(jì)劃、調(diào)度及經(jīng)營(yíng)管理等方面的信息采集、存貯、交換、處理和傳遞也能按整個(gè)生產(chǎn)最有力的狀態(tài)自動(dòng)運(yùn)行。機(jī)械制造自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)主要有：提高生產(chǎn)率、縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)產(chǎn)品更新；降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益；減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)環(huán)境；帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)發(fā)展。

2、工業(yè)機(jī)器人在汽車行業(yè)自動(dòng)化的重要作用

作為自動(dòng)化程度最高的汽車自動(dòng)化生產(chǎn)中尤其是白車身生產(chǎn)線，工業(yè)機(jī)器人集精密化、智能化、柔性化、軟件應(yīng)用開(kāi)發(fā)與一體，在自動(dòng)化生產(chǎn)線占據(jù)最主要地位。其優(yōu)點(diǎn)有：提高產(chǎn)量，提高質(zhì)量，降低成本，減少資源消耗和環(huán)境污染，應(yīng)用廣泛。

目前世界著名的工業(yè)機(jī)器人公司主要有瑞士ABB，德國(guó)KUKA、賴斯等，意大利瀚博士、柯馬等，美國(guó)Adept、ST等，日本FANUC、安川、川崎等，韓國(guó)現(xiàn)代，。其中ABB、FANUC、安川、KUKA四個(gè)企業(yè)占世界銷售的前四位。

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3、仿真在汽車行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中的重要作用

汽車自動(dòng)化生產(chǎn)線仿真是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)單臺(tái)或多臺(tái)機(jī)器人組成的工作站或生產(chǎn)線系統(tǒng)進(jìn)行模擬。在計(jì)算機(jī)中生成機(jī)器人的幾何圖形，并對(duì)其進(jìn)行三維顯示，用來(lái)確定機(jī)器人的本體及工作環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。通過(guò)系統(tǒng)仿真，可以在制造單機(jī)與生產(chǎn)線之前模擬出實(shí)物，縮短生產(chǎn)工期，可以避免不必要的返工。機(jī)器人仿真軟件功能較全，實(shí)時(shí)性高且真實(shí)性強(qiáng)，可以產(chǎn)生近似真實(shí)的仿真畫(huà)面。其優(yōu)點(diǎn)有：提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，減少布局、工裝等等設(shè)計(jì)缺陷，減少和優(yōu)化投資，加快產(chǎn)品上市時(shí)間。但是目前機(jī)器人系統(tǒng)仿真所存在的主要問(wèn)題是仿真造型與實(shí)際產(chǎn)品之間存在誤差，如夾具的加工誤差，設(shè)備的安裝誤差，以及其他方面誤差，從而導(dǎo)致離線編程文件會(huì)與實(shí)際示教有所偏移，需要研究消除現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的誤差。

在汽車自動(dòng)化生產(chǎn)中，無(wú)論是方案制定，節(jié)拍計(jì)算，可達(dá)性驗(yàn)證，干涉檢測(cè)及工藝驗(yàn)證和反饋，還是仿真錄像、離線編程和后期改造都離不開(kāi)仿真，仿真為整個(gè)項(xiàng)目各個(gè)階段提供最直觀的標(biāo)準(zhǔn)。

項(xiàng)目初期的方案階段可以用仿真軟件初步確定主要設(shè)備的layout、工件的可達(dá)性和生產(chǎn)線節(jié)拍。

項(xiàng)目中期仿真可以驗(yàn)證夾具、抓具的設(shè)計(jì)及線體、工作站的具體布局，避免各方面原因產(chǎn)生的干涉，同時(shí)可以驗(yàn)證優(yōu)化工藝節(jié)拍，即使反饋、修改，保證工藝的最優(yōu)性和占地最小。

項(xiàng)目后期制作模擬報(bào)告和動(dòng)畫(huà)，可以在設(shè)備未進(jìn)廠前直觀地模擬展示項(xiàng)目的運(yùn)行情況；離線編程可以大大縮短現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化調(diào)試時(shí)間，節(jié)省了人力成本和縮短項(xiàng)目時(shí)間。

最后，當(dāng)項(xiàng)目需要改造時(shí)，尤其多種產(chǎn)品混合生產(chǎn)時(shí)，仿真將直觀的展現(xiàn)各種方案的優(yōu)劣，提供對(duì)比，從而合理分配資源，最大化優(yōu)化方案。

仿真離不開(kāi)軟件，汽車自動(dòng)化行業(yè)的主流仿真軟件包括PDPS、Robcad、Demal等通用軟件，也包括robotstudio、motosim等機(jī)器人廠商專用軟件。

一般汽車行業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線軟件仿真的流程為

（１）導(dǎo)入主要設(shè)備3D數(shù)模，例如機(jī)器人、變位機(jī)、夾具、導(dǎo)軌等

一般結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn)初步驗(yàn)證可達(dá)性和占地以及節(jié)拍，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)備數(shù)量、占地空間有大致的了解，并模擬調(diào)整大致位置，為招投標(biāo)和技術(shù)交流提供技術(shù)數(shù)據(jù)。

（２）驗(yàn)證生產(chǎn)流程，

驗(yàn)證方案具體的流程可行性，例如焊接應(yīng)用中的點(diǎn)焊的焊點(diǎn)、弧焊的焊縫是否干涉，切割過(guò)程中切割槍姿態(tài)良好與否，是否與夾具和工件及其他設(shè)備干涉，搬運(yùn)過(guò)程中的靜態(tài)和運(yùn)動(dòng)中包括汽缸打開(kāi)關(guān)閉操作是否干涉、以及應(yīng)用運(yùn)行過(guò)程中電纜是否干涉等等，并精確調(diào)整各設(shè)備位置，為設(shè)備進(jìn)廠前地基施工提供依據(jù)。

（３）導(dǎo)入輔助設(shè)備

將附加設(shè)備導(dǎo)入工作站，達(dá)到仿真與現(xiàn)場(chǎng)一致，比如焊接工作站的焊機(jī)，修磨器，清槍機(jī)構(gòu)，冷卻除塵設(shè)備，圍欄光柵等安全設(shè)備?？梢跃_計(jì)算出所有設(shè)備以及操作人員的空間大小。

（４）后期文件制作

在工作站仿真完畢后可以用模擬報(bào)告標(biāo)注焊接時(shí)機(jī)器人、焊槍、變位機(jī)等設(shè)備的姿態(tài)；仿真運(yùn)行錄像能直觀的演示整個(gè)虛擬工作站的運(yùn)行流程；某些相貫線的焊接和切割在現(xiàn)場(chǎng)難以編程，而在仿真軟件中可輕松生成路徑，離線編程的程序在現(xiàn)場(chǎng)直接導(dǎo)入機(jī)器人即可完成調(diào)試，大大地節(jié)省了現(xiàn)場(chǎng)的人力和時(shí)間成本。

（５）改造驗(yàn)證

當(dāng)生產(chǎn)線需要并線或者改造時(shí)，可以直接在原來(lái)的仿真工作站里修改工藝或增減設(shè)備來(lái)驗(yàn)證新方案、新工藝的可行性，大大提升了便利性和節(jié)省了時(shí)間。

４、結(jié)語(yǔ)

由上可知仿真貫穿了汽車自動(dòng)化生產(chǎn)的所有過(guò)程，在汽車行業(yè)自動(dòng)化中占有重要的地位，隨著國(guó)內(nèi)各行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的發(fā)展，越來(lái)越多的行業(yè)了解到仿真的重要性，仿真軟件的功能也越來(lái)越多以適應(yīng)不同行業(yè)的需求。

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參考文獻(xiàn)：

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