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大连工业大学本科毕业论文基于ROBCAD白车身焊接仿真工艺研究ResearchonSimu1.ationTechno1.ogyofBIWWe1.dingbasedonROBCAI)论文完成口期2018年6月13日学院：机械工程与自动化学院专业：工业工程学生姓名：赵前腾班级学号：工业131-01指导教师：金海华评阅教师：程金石2018年6月摘要轿车白车身是汽车的重要组成部分，是构成汽车的四大部分之一，是以“钢结构”为主的汽车零部件我体.车身焊接是白车身制造工艺中最重要的工艺过程之一，车身焊接的质量、精度、生产效率对整车的质量、精度、生产效率有若直接的影响。在大规模制造方式下，生产流水线是提高产品痂量和生产效率的有力工具，在白车身焊接生产过程中也不例外.本文通过论述虚拟制造技术这一先进制造技术的概念、发展现状，提出了运用虚拟制造技术进行白车身焊接生产线设计的技术架构、技术关键点、方法和流程，详细介绍基于虚拟仿真软件进行白车身焊接生产线设计的设计方法和设计评价标准，以实现了里侧国外板手动焊接工位的虚拟仿真，运用虚拟仿真结果指导生产线的设计。关键词：乍身焊接：白车身：工艺：虚拟仿真AbstractCarwhitebodyisanimportantpartofautomobi1.eandoneofthefourmajorpartsofauto11M)bi1.c.BOdywe1.dingisoneofthemostimportantprocessesinthewhi1.ebodymanufacturingprocess.Thequa1.ity,precisionandproductionCfriCiCnCyofthebodywe1.dinghaveadirectimpactonthequa1.ity,accuracyandproductionefficiencyofthewho1.evehic1.e.In1.arge-sca1.emanufacturing,production1.ineisaPOWerfU1.too1.toimproveproductqua1.ityandproductionefficiency,anditisnoexceptionintheproductionprocessofwhitebodywe1.ding.Thispaperdiscussestheconceptandpresentsituationofvirtua1.Inanufiictiiringtechno1.ogy,andputsforwardthetechnica1.framework,keypoints,methodsandf1.owofthedesignofwhitebodywe1.dingproduction1.ineusingvirtua1.Hianutacturingtechno1.ogy.Thispaperintroducesindetai1.thedesignmethodanddesigneva1.uationstandardofthewhitebodywe1.dingproduction1.inebasedonthevirtua1.simu1.ationsoftwaretorea1.izethevirtua1.simu1.ationofthemanua1.we1.dingworkstationoftheshapesideouterp1.ate.Thevirtua1.simu1.ationresu1.tisusedtoguidethedesignoftheproduction1.ine.KeyWords：BodyWe1.ding;WhiteBody：Process;Virtua1.Simu1.ation目录引言1第一章白车焊接工艺基本内容研究21.1 白车身的定义与特点错误!未定义书筌.1.2 白车身的分类与特点21.3 白车身制造工艺分类错误!未定义书签.1.4 焊接工艺41.5 弧焊工艺61.6 凸焊工艺71.7 其它先进焊接工艺7第二章白车身点焊焊接的质量和工艺92.1 点焊失效形式与检杳92.2 点焊质量评定标准IO2.3 点焊工艺参数的选择I1.2.4 白车身焊点规划I1.2.5 白车身的焊接工艺规程对车身精度的影响12第三章基于ROBCAD的白车身焊装自动线方案设计133.1 系统仿真平台一一RoBaD概述133.2 基于ROBCAD的焊装线方案系统设计与仿真143.3 ROBCAD数据转换及建模163.4 ROBCAD焊装线设计与系统仿真173.5 基于ROBCAD的节拍与方案可行性分析19第四章基丁虚拟制造的白车身焊接生产线设计技术的实现224.1 面向白车身焊接生产线设计的虚拟环境构建224.2 基于的虚拟仿真设计234.3 基石的机构运动仿真244.4 基于的人机工程分析244.5 基于的生产过程分析25I1.1.-第五章基于ROBCAD的白车身焊接仿真工艺结果应用26结论29参考文献30致谢31-IV-引言白车身焊接工艺是整车厂最为重要的制造环节之一，如何在严苛的节拍限制中制造满足质量标准的白车身，最关键的因素在于如何有效把握和管理数以千计的焊点和与之对应的生产工艺和资源。在汽车工业快速发展的今天，越来越多的设计工作要依赖于软件来完成,而TeCnOmatiX数字化制造软件，是一个工艺规划的信息化平台,提高工艺规划和设计痂量的强大工具。它提供了个协同工作的计绯机网络环境和相应的软件工具,使得工艺规划人员能够方便迅速地进行工艺规划的设计、优化、仿真，保证了信息交流和共享。还可以缩短生产制造准备时间，加快工艺规划和设计速度。第一章白车身焊接工艺的基本内容1.1白车身的定义与特点白车身（BodyInWhite）,一般指车身生产流程（图I）中在完成车身焊装但未进行涂装工艺的、形状复杂的白皮乍身,结构为空间薄壁壳体：此外,还包括车身制件、车门，不包括车身附件设备和装饰件.白车身具备以下特点:（1）更杂的形状。白车身是由具有各自形状的薄板冲压件组成，其形状不能用简单的几何方程式描述其空间曲面，并具有贪杂的局部形状：（2）很大的体积。白车身及部分总成件体积较大；（3薄壁结构。组成白车身的薄板冲压件多由0.8mu1.2m的薄钢板组成：（4）良好的质量和刚性。白车身直接体现整车外观，不仅对尺寸、形状精度有很高的要求，且对表面质量耍求无变形、无损伤。一-«*-一.w."T9,成.j.wI4q3装1.旬,tk冷装图车身生产流程1.2白车身的分类及特点汽车车身常按车身的承栽形式对车身进行分类，分为非承载式车身、承载式车身和半承载式车身三大类。非承载式车身：这种结构的车身般装有单独的刚性乍架，并将乍身通过缓冲元件安装在车架上吸收对乍身的冲击我荷，大部分负敌由车架承担，车身本身结构的承载能力相对来说较少，但仍一定程度上承受车架扭转变形引起的负载。此种结构车身变形小，平移性和安全性好，车身内部噪音低，但整体质量大，质心高，比较笨萤，不适应高速行驶，多用于载货汽车、客车及专用汽车。承载式车身：承载式车身省去门加性车架，通过本身刚性空间结构承载车身固有教荷及其他件种载荷。车身通过在发动机舱、前困、侧困、地板等关键部分加强结构，提高车身本体的刚性。车身本体具有较大的抗弯、抗扭性能，且质量较非承载式车身轻，高度和质心也比芈承载式车身低，具有高速行驶的稳定性，因车身本体一体式，刚度较大，所以行驶时噪音和振动会较大。该类车身改型牵涉到整体结构，所以改型成本高、难度大。目前承我式车身是车身结构发展的方向，多数轿车采用承我式车身“部分轻型客车也采用全封闭式承教式车身，地板由地板骨架和地板上板组成。承载式车身：半承载式车身是介于非承载式车身和承载式车身之间的过渡型车身结构，它的车身本体与车架用焊接或螺栓刚性连接，加强了部分车身底架而起到一部分车架的作用。1.3 白车身制造工艺分类白车身焊装工艺方法包含焊接、涂胶、包边、抑接等。焊接是目前国内白车身常见的一种金属连接方法。焊接工艺包含点焊、弧焊、凸焊、擦柱焊等焊接方法。点焊是利用金属通过大电流的电阻热融化金屈使板件之间相连。菰焊是熔焊的一种，是利用高热量熔化金属母材和填充金属.因点饵的热输入比弧焊小得多，在白车身焊接中所占的比例最高。涂胶是对车身板件间涂工艺胶的过程，胶里也分为多种。通过涂胶保证车身的密封、隔振性能，提高车身的舒适性。包边是实现零件内外层板连接的方法，通过机械结构施加在外板上的力使外板边缘发生折弯变形将内板包住。包边的实现方法主要有：压机式、夹具式和机器人式。压机式包边效率高，但投入成本海，需通过更换模具实现柔性。随若机器人技术的发展，使用机器人包边越来越多，机器人利用工具端安装的滚边工具实现板件包边.白车身需要包边的部分有门盖、翼子板等.押接的车身制造工艺是在不方便使用焊接的情况下实现板件间的连接，在铝材料的轻量化白车身有较多的应用。一般白车身焊装工艺顺序采用“分级”的生产模式，如图2W2-4场。门。U*Pf1用或i.4(Body-In-White),2-mU(Un(WibodyAsreni)Iy):3-MU;(SidebodyAssemb1.y1.H).4-,ti。f)g1.k(DrAssemb1.y1.R)5-f11j'fJ-1.;,k(DxAssemb1.y1.F)6Kftk(Fnder1.H)：7%动帆靶Q攻(Eng1.n。RsmAsmb1.y卜&，功忙怆霜C小(EngineHoodAssemb1.y):9-6,，板(FendsRH).IO-/.WUFA(SdebodyAssemb1.yRH)：11.-111(DoorAMr1.yRF)12G。A门4成(DOoTRRh1，我WW(RoofAssemb1.y)：14JJ个"'j"KC.'<(1.uggageCompartmentmtDeckhd)1.4 白车身焊接工艺白车身焊装工艺是汽车制造关键工艺领域之一.如前所述，一般一个汽车白车身一般由300'500个灾杂的银金件经过55'75个工位组成,在制造中一般需要17002500个定位器具和400<5000个焊点。根据车身焊接的自动化要求,合理规划焊装线的布局和工位划分.焊点的合理分配,节拍平衡，保证无漏焊、重复焊接及确保生产节拍是白车身工艺规划的重点和难点。白车身工艺规划的特点主要有以下三个方向：（1）减少焊点数量，使用先进的焊接工艺（如中频焊接和激光焊接）保证和提高车身的焊接质量，提高生产率：（2）焊装线的工艺设计及优化是保证焊装节拍和白车身的整体质殳重要途径，国外己经实现白车身焊接工作量的90%以上由机器人完成：1.1 数字化验证技术是保证机罂人焊装线设计质量和工艺规划可行性的必要手段。为了保证设计质量，要求超过95%的实际制造过程被模拟和仿真，从而缩短调试与试运行时间。点焊是白车身制造过程中使用最多、应用最广的一种焊接方法，白车身的上千个焊点均是通过点焊连接，白车身就是一个典型的点焊结构件。点焊是电阻焊的一种，其原理是大电流通过板件时，利用板件间的电阻产生电阻热熔化金属。电阻焊的电阻分为物体间的接触电阻和板件内部电阻两类，这两部分电阻在点焊时起着不同的作用。接触电阻的形成机制是焊钳加压时#绝对光滑的零件表面形成的个别点接触很好而其他接触不良的情况，电流优先通过接触好的点，导电面积减小，电流线弯曲收