焊装线是将各零件装配焊接成白自动化设备, 焊装是梭车运煤机生产过程中的重要工序。随着我国汽车工业的迅速发展, 汽车生产线焊接装备的市场前景广泛。国内目前焊装设备行业多为规模小、力量分散, 并多数停留在起步阶段。
目前, 我国的装备制造业自主发展能力薄弱, 关键技术过分依赖国外。通过引进技术缩短与世界先进水平的差距, 至今仍是解决技术来源的主要手段。由于基础研究薄弱, 用于新产品、新工艺研发的投入不足, 我国装备制造业的原创性技术创新成果很少。引进技术后又忙于应付消化吸收, 缺乏二次开发能力, 往往陷入重复引进的被动局面。
国内目前梭车运煤机装焊设备规模小、力量分散, 并多数停留在起步阶段, 尤其是梭车运煤机成套焊接设备的设计、制造能力相当薄弱。
目前, 国内一些同行企业已导入了数字设计系统, 但大多数只注重设计应用, 而忽略了设计标准的建立, 没有一定数量的标准库资源来支持, 设计效率过低, 没有达到最佳的利用率。另外, 数字化设计一般只停留在三维建模上, 而忽略了后期处理, 没有利用三维模型进行在线虚拟及人机优化, 应用上还处于初级阶段。
本文介绍基于虚拟制造技术, 以三维CAD/CAM软件为基本开发工具, 根据梭车运煤机原始数据, 建立相应的装焊设备三维数字模型。基于虚拟仿真技术, 对焊接装备的三维数字模型进行焊接装配及制造过程仿真, 提高了设计制造的科学性。通过对三维数字模型参数的调整、计算机数据记录分析, 评价优化设计的可制造性及可装配性, 降低传统焊接装备开发的费用。
1 基于CATIA通用产品设计平台的梭车运煤机焊装夹具设计的专用模块开发
依据装焊生产线情况, 可以将矿山梭车运煤机的装焊分为四个层次:装焊线、分总成、部件单元和零件单元, 因此, 本项目分别从上述四个方面进行参数化模块开发。下面以装焊夹具分总成为例, 对该部分开发内容进行说明。装焊夹具分总成主要包括自制部件类和准件等。典型装焊夹具如图1所示, 由机座、定位夹具、动力装置等部分构成。依据装焊夹具构成分别建立相应类库, 定制相应的工具栏和菜单项。
上述各类进一步细分形成相应参数化特征模型, 分别叙述如下。
机座模块开发主要完成三个方面内容:零件级参数模型开发、部件级参数模型开发和组合类参数模型开发。
零件级参数模型开发主要是从最基本零件单元入手, 建立参数模型单元, 为后继部件级参数化模型提供保障。机座一般由板材、槽钢、角钢、方钢、管材等各种型材或型材焊合件构成, 建立相应的参数化模型如图2所示。
不同型材可以建立不同的参数化模型, 其遵循的技术思路是相同, 即将产品几何模型中的局部尺寸进行参数化, 将可能发生变动, 并影响产品结构的局部尺寸作为产品特征的描述标准, 并用特定符合加以表述。本项目中主要涉及汽车车身焊接件, 因此板料是汽车车身最基本、最常用材料, 为此建立的板材参数化模型如图3所示。
整体而言, 板材类参数化模型可以分为外形定位类和内部工艺尺寸类, 构成形式如图4所示。其中, 内部工艺尺寸类包括各种几何形状的工艺孔类, 并通过尺寸定位加以描述。CATIA集成环境下的板材参数化模型界面, 如图5所示。
板材模块定义的操作主要包括:型材类型选取、几何模型定义、参数定义、工艺定义等, 各操作命令说明如下。
(1) 输入参数命令:完成相关参数输入, 并可以进行各个参数的清除、重置等功能。
(2) 修改参数命令:对已经定义完毕的部件进行参数修改, 功能同上。
(3) 编辑参数命令:对系统默认的参数模型进行参数化符号的编辑。
(4) 类型定义命令:重新设计开发所定义类型的板材数字化模型。
(5) 尺寸编辑命令:对已定义完毕的尺寸类型进行相应的修改和编辑。
如图6, 7所示。
部件级参数模型是针对汽车装焊设备开发的参数化模块。机座分总成主要包括支撑部分、工作台部分和底座部分, 分别针对不同部件建立参数化模型。
组合级参数化模型是在部件级参数化模型基础上通过组合操作来完成相关零部件模块的定义开发。通过上述不同零部件的参数模型定义, 便可以将相关零部件参数化模型进行组合设计开发。
为了进一步扩大上述参数化建模的通用性和灵活性, 本项目对操作方法进行合理规划和研究, 主要针对不同零部件实施相关组合、自定义部件类等操作。为了说明上述问题, 下面以一装焊设备的机座设计为例进行参数化的说明介绍, 其具体组合设计过程如表1所示。
其它分总称及零部件参数化模型开发过程与上述机座开发过程基本一致, 在项目展开过程中, 将根据梭车运煤机具体型号拟定相关的技术参数, 并根据提供的不同型号资料和要求进行相应的模块开发。
2 结语
通过本项目的对梭车运煤机装焊设备快速设计及虚拟制造过程分析, 不但可以很好满足目前梭车运煤机装焊设备设计及制造的需求, 而且从技术层面解决了梭车运煤机装焊设备设计中存在的生产周期长、效率低问题。
摘要：基于数字化设计与虚拟制造技术, 采用CATIA通用产品设计平台对梭车运煤机焊装夹具设计的专用模块进行开发;在整个产品的设计和制造过程中, 溶入三维建模技术、数字仿真技术、数字化检测技术, 在产品的设计阶段, 保证产品的质量, 提高产品的稳定性、可靠性、安全性。通过多年的设计积累, 对现有结构件及零部件和典型焊装线进行了规格化、标准化和系列化的处理, 建立面向梭车运煤机焊装线的各类焊装设备的通用件模型库, 实现焊接设备一些部件的标准化设计, 极大缩短产品的开发周期。
关键词：虚拟制造,CATIA,梭车运煤机,焊接