车身装备数字化虚拟制造技术的发展与实施

车身装备数字化虚拟制造技术的发展与实施

长期以来，我国汽车车身工艺装备制造一直依靠人的经验和机械制图来完成。自从20世纪80年代起发展计算机辅助设计/制造（CAD/CAM）技术以来，这项技术已获得广泛认可，并以飞快的发展速度在实际生产中体现出巨大优越性。
90年代开始发展的计算机辅助工程分析（CAE）技术，现在也已在汽车模具成形性分析领域中得以广泛应用。

自从计算机（数字化）技术与传统的车身工艺装备制造业的结合，短短的二十几年时间，中国汽车车身工艺装备制造业得到了快速发展。随着各企业对计算技术的重视和加大投入，我国车身装备制造业的计算机平均拥有量、宽带接入、网络建设、数据库（特别是产品/技术数据库）建设、各种业务应用系统的建设已经高于其他行业的平均发展水平。国内一些大型的车身装备制造企业，其软/硬件的先进程度已经十分接近，甚至超过国际先进水平。

但量大并不代表强大，软/硬件先进并不能说明技术先进。纵观我国发展程度较好的车身装备制造企业的数字化技术应用现状，不难发现，成形性分析、工装产品结构的三维实体设计、三维数控编程——这三方面内容占到数字化应用的90%以上，焊装工艺规划、检测、调试尚停留在传统生产方式上。技术不平衡造成工序之间的衔接不顺畅，数字化技术、仿真技术难以发挥整体作用，这成为我国车身装备数字化虚拟制造进一步发展的瓶颈。

虚拟制造是利用信息技术、仿真技术、计算机技术等对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防措施，从而确保产品能够一次性制造成功。在虚拟制造中，产品从初始外形设计、生产过程的建模、仿真加工、模型装配到检验整个的生产周期都是在计算机上进行模拟和仿真的，不需要实际生产出产品来检验设计的合理性。这样一来，可以减少前期设计给后期加工制造带来的麻烦，更能避免报废情况的出现，进而达成提高产品开发的一次成品率、缩短产品开发周期、降低企业制造成本的目的。

国内白车身装备数字化虚拟制造的发展

我国汽车装备产业要实现真正的虚拟制造还需要一个深入应用与创新的过程。

1.现有CAE/CAD/CAM技术的应用需要进一步深入

目前模具的冲压工艺分析（CAE）在前、后处理方面没有形成一个统一的、标准的规范，对软件的使用可以说是因人而异、因公司而异，因此对分析结果的评价也必然存在一定的差异。另外，工作职责不够细化，难以培养出CAE分析的专家人才。DL设计人员进行产品的工艺性评审，工艺方案的预测，工艺方案的制定，工艺方案的可行性分析等工作，CAE的应用始终是处于一种泛泛的基础应用的状态。而目前的CAE主要应用于拉延成形类的可行性分析，对于后序的修边线优化、翻边成形的可行性，以及回弹扭曲的预测及补偿分析工作亦鲜有开展。也即，完善标准化、专业化，向后工序拓展应用，是需要进一步深入的内容。

结构设计（CAD）方面除了还需要进一步完善、推广现有的实体设计规范外，也需不断扩充实体资源库，这包括模具压床库、标准件库、典型结构库、厂房资源库等内容。而且，知识工程技术是提高设计效率和质量的有利工具，企业应该积极地将设计经验转化成可被重复利用的数学模型，从而发挥其指导设计、规范设计之功效。

在CAM方面国内的发展非常接近国外，在数控设备、编程能力方面并不处于劣势，只是在加工用数据上的差距就很大。模面的加工数模与产品数模可能有较大的差异，加工用模面的制作需要积累大量的实践经验并遵循相应准则，这种准则的编制需要对产品的匹配关系及整车的焊装具有相当程度的了解，甚至需要对白车身设计有足够的把握。这种精细化模面的制作，我们还需要长期的总结和积累。

另外，国外有采用实体数据直接编程的做法，这种做法的编程效率较高、效果也好，但因其对于产品数据质量的要求较高，还要求产品版本必须相对稳定，否则数据修改工作量会很大，而且难以维护。所有这些，都对国内的主机厂提出了较高要求。

2.建立完善的仿真模拟体系

利用现有数字平台基础建立完善的仿真模拟体系，发挥出数字技术的优势，能在设计阶段发现制造中可能出现的问题，在实际生产前就采取预防措施，提高一次调试成功率。

（1）模具仿真模拟

实现模具、级进模具、大型模具冲压线、压合模具及复杂模具的运动仿真分析。当前，车身模具的结构越来越趋向于复杂、紧凑，依靠以往那种在三维环境中采用人眼视觉判断、截面观察等设计验证手段，难以检验出运动中的问题。在分析机械搬运是否顺畅无干涉、人工搬运是否安全、便捷等方面，则更加有必要进行仿真模拟。另外，为提高运动仿真效率，应该建立典型机构的运动场景：比如搬运机构、压床运动机构、斜楔典型运动。