汽车装配工艺同步工程与参数化工装并行方案研究应用

汽车装配工艺同步工程与参数化工装并行方案研究应用

张博

(吉利汽车集团有限公司,浙江省宁波市杭州湾新区 315336)

[摘要]产品的设计开发过程是一个循序渐进、逐步完善的过程，在产品开发初期，架构方案阶段，数据尚不完善，由于工艺装备开发一般是在产品数据完善的情况下介入，此时无法按照常规的开发流程介入分析，正常的工艺装备设计周期无法支撑同步工程的节点需求，因涉及工装供应商定点及采购流程等因素的制约，供应商无法直接参与到同步工程阶段的方案分析中，此时就需要寻求一种可以快速论证工装方案的方法，本文就参数化工装方案介入同步工程论证的应用方法开展研究。

关键词：工装参数化；同步工程；快捷化；建模逻辑

Research and Application Of Parallel Scheme of Final Assembly Simultaneous Engineering and Parametric Design

Zhang Bo

Geely Auto Group Co.,Ltd;Hangzhou Bay New Zone, Ningbo, Zhejiang; 315336

[Abstract] The design of the product development process is a process step by step, gradually perfect, in the early stage of product development, architectural plan stage, the data is not yet perfect, because the technology and equipment development is generally in the case of product data involved, at this time can't according to the conventional development processes involved in analysis, normal process equipment design cycles are unable to support project node demand,  Due to the constraints of tooling supplier's selection and procurement process, suppliers are unable to directly participate in the scheme analysis of simultaneous engineering stage. At this time, it is necessary to seek a method that can quickly demonstrate tooling scheme. This paper studies the application method of parametric chemical assembly scheme involved in simultaneous engineering demonstration.                                       

Keywords: Tooling Parameterization；Simultaneous Engineering；Shortcut；Logic Modeling

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同步工程（SE，Simultaneous Engineering 的简称）是指对产品开发及其相关（制造和支持等）过程进行集成、并行的系统化工作模式，通过对整个产品开发 过程实施同步、一体化设计，促使开发者始终考虑从概念形成直到用后处置的整个产品生命周期内的所有因素（包括质量、成本、进度和用户要求）的一种系统方法。

同步工程的目的

在产品开发过程中，产品与工艺、质量目标同步规划分析，在开发初期即考虑各系统接口、工艺装备能力、质量目标的实现要求，这是一个需要产品开发、工艺开发、制造装备、售后等跨部门多工种支持的同步工作过程，实现目标、问题前置，以规避开发后期各相关部门的需求差异导致设计方案不断更改，从而导致整改费用增加、开发周期延长的问题，提高产品开发质量。

工装参数化开发同步并行方案

产品的设计开发过程是一个循序渐进、逐步完善的过程，在产品开发初期，架构方案阶段，数据尚不完善，由于工艺装备开发一般是在产品数据完善的情况下介入，此时无法按照常规的开发流程介入分析，正常的工艺装备设计周期无法支撑同步工程的节点需求，因涉及工装供应商定点及采购流程等因素的制约，供应商无法直接参与到同步工程阶段的方案分析中，此时就需要寻求一种可以快速论证工装方案的方法。

参数化技术的推广应用带来了新的开发思路，借助CAD软件，通过调整图形的某一部分或某几个部分的尺寸参数，实现图形的自动关联驱动变更，从而快速便捷的得到目标图形数模，制作工装方案草案，用于参考辅助方案分析，这一快速智能的方法成为最佳备选方案。

下面以一款插片工装为例，开展同步工程阶段工装参数化并行方案开发的研究应用。

参数化建模基准点的选取

插片工装（如图1）的目的是作为汽车动力总成在生产线装配时的托盘支撑使用，具有定位及支撑功能，用于保证动力总成在生产线装配作业时能够稳定的保持在固定位置，保证零件合装精度，同时为作业人员提供稳定的作业环境。插片工装的形状位置需根据发动机、变速器的定位系统及总成装配环境开发，不同的动力总成由于结构的差异及组装环境的变化，需开发不同的插片工装，以满足作业需求。

插片工装主要有支撑／定位销、支撑座、座板、座板定位销、座板夹片组成。

图1 插片工装

下面以某款动力总成插片为例阐述参数化工装开发的流程及思路。从工装的功能分析，插片工装的主要功能具备定位功能，限制零件的六个自由度，这是一个关键功能，在选择参数化建模基准的时候就要考虑以这个关键功能为基础，选取定位功能关联的关键点作为参数变量基准。

一组插片组通常由一个到两个支撑/销结构及插片底座组成，根据以往车型动力总成开发经验及装配需求判断，插片中每个支撑/销结构的位置需根据动力总成结构做适应性调整；底座与分装台上的排骨架配合，通常为标准结构，倘若动力总成尺寸差异较大的情况下，存在底座座板加长的需求。

通过以上分析可以明确插片工装参数化建模基准点的选取目标，首先插片中每个支撑/销结构需分别设置一个可自由定义的基准点，可选取支撑/销结构中心靠近零件接触面/支撑面的点为基准点，如图2中A、B点。

参数化驱动逻辑

参数化驱动逻辑分层：

①基础数据方案组合：即座板上定位销、支撑板的组合模式，根据需求可分为单定位销、单支撑、定位销与支撑结合、双支撑、双定位销等组合模式，通过参数化设定实现组合选择，如图3；

②定位销／支撑结构参数化：即定位销角度、尺寸，支撑尺寸等与插片支撑零部件功能相关的参数（如图2中的α值）的参数化设定；设定A、B点（图2）为主要驱动因素，分别以X、Y、Z三点坐标值为输入要素。A、B点坐标的变化可关联牵动支撑座的结构变化，以A、B点相对于座板的位置判定支撑座与座板装配面的方向选择。

③座板的参数化：插片座板与工作台配套定位系统的参数化（如图2中的L值）。

建模逻辑补偿：

为保证参数化建模后生成的数据结构满足实际需求，如是否需要加强筋的设计、是否可以存在薄壁结构等，规避结构风险，可以通过CATIA中的知识工程模块进行逻辑完善。以支撑参数化为例（如图4），通过主体参数调整区中参数确定座板及支撑结构位置，特征a（加强筋）根据Y向位置参数自动识别是否需要增加，图4（A）根据Y向参数识别底座b较长（具体参数临界点可根据需求自行设定），需增加加强筋a，则数据自动激活特征a建立模型，图4（B）中根据Y向参数识别底座b较短，无需加强筋a，则数据自动取消激活特征a建立模型；错误参数自动识别及调整，如图4（B）中如输入参数导致数据结构件c与支架干涉，将弹出警告信息并将该参数对应结构自动调整至边界值，规避干涉问题。

图2 插片工装基准点选取示意

图3 基础数据方案组合选择

图4　参数化逻辑补偿

参数化分区

为便于使用者快速识别并调整对应参数，对参数区域进行划区管理。根据建模需求调整底座参数调整区、主体参数调整区、细化参数调整区参数完成建模；辅助参数区参数不调整（各区划分示例见下图5）

图5　参数化分区

参数化模型在同步工程中的应用

工装参数化模型建好后形成共享资源库，使用时只需从资源库中将对应的工装模型带入装配使用环境，识别装配零部件的关键点信息（如图2中A、B点对应的零部件结构处X、Y、Z坐标值），而后对应调整工装点信息即快速模型化工装方案，支持实现工装方案的虚拟装配分析，从而实现同步工程阶段工装方案的虚拟验证，通过验证分析工装改造/开发费用、周期及制造可行性等关联因素，对比产品方案调整费用、周期及关联因素，综合分析平衡指导后期工装开发或产品开发方案的调整。

结论

参数化模型的应用范围广阔，作为一种辅助工具，以业务需求为基础，立足于专业，识别自动化软件开发项目，建立参数化工装模型库，实现工装建模、调用的简便化、智能化、快捷化，提升数据分析、方案调整、虚拟验证工作效率，能够有效支持同步工程阶段的虚拟分析需求，降低后期工装开发对于产品生产调试、量产及交付的质量风险。

同时参数化模型可以快速建立多样性工装方案，同步工程阶段可充分提升工装方案验证充分性，为后期工装开发提供可靠性保障。

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