宋华　姚海蓉

摘 要：从汽车的概念设计阶段就把装配可行性考虑其中，并且一致持续到批产以后。首先，在概念设计阶段，用专家系统对设计进行验证;然后，在设计开发阶段，对设计进行装配评估，检查是否满足装配的基本要求;装配可行性分析，对设计进行静态检查，装配路径生成，工具空间检查，和人机工程验证;紧固件检查，检查紧固件是否和标准一致，以降低紧固件的种类和数量;接着开始整车虚拟装配模拟，以发现设计中的错误，及时改进。最后生成装配工艺文件和特殊工装的设计要求。这样的面向设计的计算机辅助装配工艺规划系统，缩短了开发时间，降低了开发的成本，提高了开发的效率。关键词：计算机辅助工艺规划;汽车装配;虚拟装配;专家系统中图分类号：U466  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）01-157-03

Abstract： The assembly feasibility has been considered from the conceptual design stage of the automobile， and it will last until the batch production. First of all， in the conceptual design stage， the design is verified by expert system; then， in the design and development stage， the design is evaluated for assembly to check whether it meets the basic requirements of assembly; assembly feasibility analysis， static inspection of the design， assembly path generation， tool space inspection， and ergonomic verification; fastener inspection， check whether the fastener meets the standard one in order to reduce the type and quantity of fasteners. Then start the virtual assembly simulation of the whole vehicle to find the design errors and improve in time. Finally， the assembly process documents and special tooling design requirements are generated. Such a design-oriented computer-aided assembly process planning system shortens the development time， reduces the development cost and improves the development efficiency.Keywords： CAPP; Automobile Assembly; Virtual Assembly; Expert SystemCLC NO.： U466  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）01-157-03

引言

CAPP（Computer Aided Process Planning）計算机辅助工艺规划的广义就是包括工艺设计和工艺设计过程和活动的管理。

由于一辆汽车有一万多个零件，因此汽车的装配和维修一直是个大的工程。怎样能够快速和有效的装配一辆汽车一直是个值得探索的问题。而计算机辅助工艺设计CAPP就可以有效的帮助和改进这个问题。

CAPP可以将工艺设计人员从大量繁重、重复性的手工劳动中解放出来，使他们能从事新产品开发、工艺装备改进及新工艺研究等创造性工作;节省工艺过程编制时间和编制费用，可以大大地缩短工艺设计周期，保证工艺设计的质量，提高产品在市场上的竞争能力;有助于将工艺设计人员的宝贵经验进行集中、总结和继承，提高工艺过程合理化的程度，从而实现工艺过程的计算机优化设计;较少依赖于个人经验，有利于实现工艺过程的标准化，提高相似或相同零件工艺过程的一致性。

1 装配规划从概念设计开始

从汽车概念设计开始就把装配可行性考虑其中，并且一直保持到批产以后。这样做的好处是，降低了工艺难度，减少了开发成本;及时修正设计缺陷，提高产品质量;缩短了开发周期，提高了开发效率。

2 本系统的基本的构成

基于汽车设计的计算机辅助汽车装配工艺规划系统。该系统的基本的流程如下图：

其中：

批产之前（XX-XX）周，专家系统认证

批产之前（XX-XX）周，装配评估

批产之前（XX-XX）周，装配可行性分析

批产之前（XX-XX）周，紧固件检查

批产之前（XX-XX）周，整车虚拟装配

批产之前（XX-XX）周，工艺卡生成和特殊工装设计要求

包括：

2.1 零件装配的专家系统认证 批产之前（XX-XX）周

零件装配的专家系统，主要是记录了在以前的设计和制造过程中，该零件的设计在装配方式，紧固件选择，工装，人机工程等方面的错误的和成功的案例的总结。一般包括：1）过去该零件在装配难易度，节省时间和人机工程等方面的成功的设计，以及失败的案例。2）建议的该零件的装配顺序和装配工位;3）建议的该零件的紧固方式，紧固应该采用同样的工具以节省换工具的时间;4）以前采用过的该零件的定位方式，尽量不需要采用夹具，紧固之前已经定位;5）一般要求一个操作工就可以完成该零件的安装;6）如果在同一款车上，对于不同的配置，同一个零件有不同的设计，对于零件种类的数量应有所限制，应该有防止混料的措施;7）没有伤害工人的风险等等;

在整车设计的早期阶段，应该和零件设计工程师分享关于该零件的装配的专家系统，让工程师充分理解该零件的装配要求和装配的经验。并在每个阶段，利用装配专家系统的问题清单，对零件的设计进行检查和验证。

2.2 装配评估：批产之前（XX-XX）周

在零件的设计阶段，对零件进行装配评估。装配评估是主要评估零件的设计是否满足装配的一些基本要求。例如：安装工序，安装工序是否已经明确？环境件，在安装该零件之前，环境件不需要进行进一步的处理;零件安装，安装该零件之前或者之后，该零件不需要进行进一步的处理，零件自身有防差错;零件安装过程视野开阔，无遮挡;零件固定，零件固定的安装是按照一个轴线，在一个方向上被完成;固定件掉落时，捡回区域可视，用手容易捡回;人机工程，操作工不行克服障碍就能进入其工作位置;操作姿态满足正常坐姿，正常站立;工艺流程，操作循环时间满足最大设计节拍。

2.3 装配可行性分析：批产之前（XX-XX）周

在零件的设计阶段，对零件进行装配可行性分析，一般使用Catia Assembly的DMU进行。静态检查，首先是检查零件是否在规定的位置上，当零件在最后的位置上，该零件是否和周围的零件有干涉，如果有，该干涉是否合理;装配路径生成检查，用Catia 中的DMU模拟零件的装配路径，在零件移动过程中，必须和周围保持超过5mm的间隙，当零件的重量超过8公斤，必须使用机械手;工具空间检查，模拟工具操作，一般保持工具和周围有3mm的空间;（特殊情况，特殊考虑）。人机工程检查，没有盲操作，符合人機工程的要求。设计工程师可以根据发现的问题，及时地改进设计。

2.4 紧固件检查：批产之前（XX-XX）周

为了便于装配，应在满足装配性能的情况下尽量减少紧固件的数量和种类，因此在多年的装配的实践中形成了对每个件的装配的位置和所采用的紧固件都有具体的要求，并生成统一的标准，因此在设计中，必须检查设计中所采用的紧固件是否与标准保持一致。

2.5 整车虚拟装配：批产之前（XX-XX）周

在设计完成80%以后，必须按照现场的装配顺序，通过软件对整车进行虚拟装配模拟，并在这个过程中发现问题，及时地修正，以便现场的装车的成功。

2.6 工艺卡生成和特殊工装设计要求：批产之前（XX-XX）周

在设计基本固化以后，就可以完成工艺卡。

生成工艺卡，带有一个零件装配的所有的信息，包括安装工位，安装步骤，安装示意图，零件信息，紧固件信息，工装信息，安装特殊要求。

特殊工装设计要求，有一些零件例如顶棚，玻璃，仪表盘，座椅，门的安装必须要有特殊的工装。

3 结论

本系统采用了专家系统和虚拟技术，从汽车的装配角度对汽车的设计进行干预，并且一直延续到汽车设计的固化阶段，形成的装配工艺规划大大的降低了装配的问题的产生，提高了效率，降低了成本。随着计算机技术和人工智能技术的发展，汽车的设计和装配会变得越来越高效。