虚拟制造技术在汽车冲压生产线上的设计研究

摘要

作为一种新的制造模式，虚拟制造技术在制造领域显现出越来越重要的作用，结合CAD/CAM技术，将虚拟制造技术应用于机械的设计分析，其交互性和沉浸性势必可提前发现产品设计的缺陷，实现产品的优化设计，提高产品的精度，缩短产品开发周期，降低产品的研发成本，在很大程度上解决现代制造企业的TQCS(T-Time to market，Q-Quality，C-Cost，S-Service)难题。 本文将虚拟制造技术运用到汽车冲压生产线的设计中，真实的反映现实生产线中各个设备的运作、工件的变化等实际情况，再现车间现场环境，从而给企业提供一种直接、形象的技术交流手段，可以对技改方案进行技术和经济分析；同时论文研究了虚拟现实技术，实现了汽车冲压生产线的虚拟现实系统。 论文结合中德政府合作项目“数字化工厂”对汽车冲压生产线进行研究，主要研究内容分成四个部分： (1)对冲压生产线的虚拟建模技术进行研究，利用机械CAD/CAM建模技术对生产线设备进行特征建模，针对一系列具有共同特征而只是具体尺寸存在差异的零件进行了参数化设计建模研究，提出了两种面向不同对象的参数化建模思想：基于设计表的参数建模和基于零件实体动态参数建模。 (2)对冲压生产线的虚拟装配技术进行研究，利用虚拟装配设计思想和关键技术，采用自上而下和自下而上的两种设计流程，对冲压生产线进行装配件的设计，同时研究提出了一层化装配(One-Level)思想，并基于此，规划出汽车冲压生产线的两大根装配体：压机装模具装配体和冲压生产整线装配体。 (3)对冲压生产线的虚拟样机技术进行研究，利用虚拟电子样机技术，具体对冲压生产线的压机装模和整线加工节拍进行运动仿真。由运动仿真检验虚拟设计是否符合实际生产、是否出现干涉碰撞、设备运动轨迹是否合理等，对不符合实际生产的再进行设计优化研究。 (4)对虚拟冲压生产线进行虚拟现实研究，利用数据转换技术和专门的虚拟现实软件EON Profession，将CATIA下的设备模型导入到虚拟现实软件中，再结合一定虚拟现实外围硬件设备，建立冲压生产线虚拟现实仿真系统。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1虚拟制造

1.1.1虚拟制造产生背景

1.1.2虚拟制造定义

1.1.3虚拟制造的类别和层次

1.1.4虚拟制造与实际制造的关系

1.1.5虚拟制造研究现状与应用

1.2虚拟现实

1.2.1虚拟现实概述

1.2.2虚拟现实特征

1.2.3虚拟现实分类

1.3本论文研究内容

1.4本论文研究框架和结构

第2章虚拟汽车冲压生产线设计原则和框架

2.1引言

2.2汽车冲压生产线简介

2.2.1汽车冲压生产线结构布局和特点

2.2.2我国汽车冲压生产线现状及与国外的差距

2.3虚拟制造生产线的结构设计

2.3.1虚拟制造生产线的体系结构

2.3.2虚拟生产线的设计原则

2.3.3虚拟生产线的设计框架

2.4本章小结

第3章虚拟汽车冲压生产线的建模技术

3.1引言

3.2机械CAD/CAM建模技术

3.2.1三维几何建模技术

3.2.2特征建模技术

3.3虚拟汽车冲压生产线设备建模

3.3.1虚拟汽车冲压生产线设备建模实现

3.3.2参数化设计建模

3.3.3参数化建模在汽车冲压生产线上的具体应用

3.4本章小结

第4章虚拟汽车冲压生产线的虚拟装配技术

4.1引言

4.2虚拟装配技术

4.2.1虚拟装配技术定义概述

4.2.2虚拟装配的设计思想

4.2.3虚拟装配的关键技术

4.2.4虚拟冲压生产线的虚拟装配过程

4.3 CATIA环境下的装配件设计

4.3.1装配件设计工作台简述

4.3.2 CATIA环境下的零件产品数据管理

4.3.3装配件的设计流程

4.4虚拟冲压生产线装配实现

4.4.1虚拟冲压生产线子装配件的建立

4.4.2基于一层化装配思想(One-Level)建立根装配体

4.4本章小结

第5章虚拟汽车冲压生产线虚拟样机运动仿真技术

5.1引言

5.2虚拟样机技术

5.2.1虚拟样机技术概述

5.2.2虚拟样机技术的相关技术

5.2.3虚拟样机技术的特点和意义

5.2.4 CATIA环境下的虚拟样机技术

5.3基于运动副的运动链识别

5.3.1运动链识别概述

5.3.2运动机构的简单分类

5.3.3 CATIA环境下运动机构的实现

5.4虚拟汽车冲压生产线运动仿真实现与优化

5.4.1压机装模运动仿真与分析

5.4.2整线加工节拍仿真实现与分析优化

5.5本章小结

第6章虚拟汽车冲压生产线的虚拟现实技术

6.1引言

6.2数据转换技术

6.2.1数据转换技术概述

6.2.2数据转换技术的应用实现

6.3汽车冲压生产线虚拟现实系统实现

6.3.1 EON Profession技术简介

6.3.2冲压生产线虚拟现实系统在EON Profession中的实现原理

6.3.3冲压生产线虚拟现实系统的实现

6.4本章小结

第7章总结与展望

7.1全文内容的总结

7.2工作展望

致谢

参考文献

附录

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果