設(shè)計(jì)仿真 | ?？怂箍弟嚿硖摂M智能裝配解決方案

背景與挑戰(zhàn)

汽車行業(yè)試制過程中存在以下幾個(gè)痛點(diǎn)：成本高昂、生產(chǎn)效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定、環(huán)境污染、數(shù)據(jù)管理困難、資源浪費(fèi)、溝通協(xié)調(diào)不暢、人才培養(yǎng)與技能傳承缺失，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

為解決這些痛點(diǎn)，汽車企業(yè)在不斷嘗試和探索新的試制方案，如引入數(shù)字化技術(shù)、智能制造、人工智能等先進(jìn)手段，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能化、自動(dòng)化和綠色化，從而降低試制成本，提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，加強(qiáng)部門間的溝通協(xié)調(diào)，提高人才培養(yǎng)和技能傳承，以應(yīng)對汽車行業(yè)的試制挑戰(zhàn)。目前有很多汽車主機(jī)廠提出了“零試制”概念，所謂“零試制”是指通過一系列的模擬和驗(yàn)證手段，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和性能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，從而減少或消除批量生產(chǎn)過程中的試制和調(diào)整環(huán)節(jié)。零試制理念的核心是在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和驗(yàn)證過程中充分利用數(shù)字化技術(shù)和仿真軟件，以提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。?？怂箍抵悄苎b配方案是以“零試制”為目標(biāo)，幫助用戶進(jìn)行虛擬裝配試錯(cuò)，代替或減少試制次數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)零試制。

解決方案

海克斯康作為一家制造智能解決方案提供商，致力于幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。其智能裝配解決方案主要圍繞智能制造和智慧城市兩大領(lǐng)域展開，為客戶提供從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工、裝配、質(zhì)量管理和服務(wù)等全流程的數(shù)字化解決方案。

?？怂箍弟嚿硖摂M智能裝配解決方案針對汽車行業(yè)車身虛擬裝配全過程，該方案涵蓋了汽車車身裝配試制工藝全過程，包括冷連接（自沖鉚接、壓鉚等）、熱連接（弧焊、激光焊、電阻束焊、電阻點(diǎn)焊等）以及可以考慮前序的鈑金沖壓工藝的殘余應(yīng)力和變形結(jié)果，與?？怂箍祾呙铏z測方案聯(lián)合，不單單是基于標(biāo)稱幾何的仿真試制，而是能夠考慮結(jié)構(gòu)實(shí)際制造工藝造成的尺寸偏差，將掃描變形數(shù)據(jù)考慮到裝配仿真中。從沖壓工藝的殘余應(yīng)力和實(shí)際掃描變形結(jié)果還可以同時(shí)考慮進(jìn)裝配試制虛擬仿真中，數(shù)據(jù)考慮更精確。

如下圖展示了?？怂箍抵悄苎b配技術(shù)路線，常規(guī)的模擬仿真是基于標(biāo)稱幾何進(jìn)行的虛擬裝配仿真（1→5→6→7），這也是目前大多數(shù)汽車主機(jī)廠的技術(shù)路線。?？怂箍抵悄苎b配方案可以考慮物理掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬試制裝配（1→3→4→5→6→7），而且還可以考慮沖壓工藝殘余應(yīng)力等影響，并結(jié)合物理掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行虛擬試制裝配（1→2→3→4→5→6→7）。

圖 ?？怂箍抵悄苎b配技術(shù)路線

當(dāng)前，大部分汽車主機(jī)廠為了使掃描結(jié)果跟零部件工作狀態(tài)時(shí)的幾何尺寸一致，將零部件安裝在昂貴的夾具上進(jìn)行掃描。海克斯康為了節(jié)省夾具的設(shè)計(jì)制造費(fèi)用，降低掃描難度，節(jié)省掃描時(shí)間，提出了虛擬裝配方案，通過Simufact Welding軟件能夠有效的補(bǔ)償重力引起的零部件變形，在簡單支撐的狀態(tài)下進(jìn)行零部件掃描，通過仿真工具就能還原零部件的工作狀態(tài)。

圖 預(yù)測實(shí)際零件在指定（車輛）位置夾緊/焊接時(shí)的幾何形狀

從物理掃描數(shù)據(jù)到虛擬裝配仿真，這個(gè)過程中的關(guān)鍵技術(shù)是如何把掃描的幾何點(diǎn)云數(shù)據(jù)考慮到虛擬裝配仿真中，海克斯康制造智能開發(fā)了基于掃描點(diǎn)云的網(wǎng)格處理技術(shù)（Morph），并將其集成到Simufact Welding 的新版本中，該技術(shù)將掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)與標(biāo)稱幾何的網(wǎng)格模型或沖壓仿真的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格模型進(jìn)行一鍵自動(dòng)合成，將實(shí)際結(jié)構(gòu)沖壓中的變形云圖考慮到子裝配和總成裝配模擬中，仿真使用的初始數(shù)據(jù)來自實(shí)際，裝配間隙更貼合實(shí)際，更能反映實(shí)際裝配中遇到的裝配變形等問題，從而幫助用戶通過虛擬裝配優(yōu)化裝配變形等問題。

圖 使用標(biāo)稱幾何裝配與考慮掃描數(shù)據(jù)的裝配結(jié)果對比

該功能操作簡單，自動(dòng)化程度較高，主要流程：導(dǎo)入掃描數(shù)據(jù)、導(dǎo)入基于標(biāo)稱幾何或沖壓結(jié)果的網(wǎng)格、自動(dòng)匹配、自動(dòng)合成。