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摘要：在汽车零部件制造业中，目前，许多产品的生产过程依然由人工或单机手动完成。随着人力成本的提高及市场竞争的日益激烈，由工人或单机手动生产的方式已逐渐被以机器人为基础的自动化生产线的方式代替。目前，在汽车零部件生产工厂中，为了降低劳动成本，提升企业的市场竞争力，越来越提倡设计自动化生产线来代替人工进行大规模生产。伴随着计算机技术及其他相关技术的快速发展，虚拟仿真技术已经应用到了各个领域中。在自动化生产线的设计过程中，应用虚拟仿真技术对生产线进行建模与仿真，根据仿真结果，提早发现设备干涉、工艺规划不合理等问题，从而对设计及工艺起到指导作用，而且提高了企业的生产效率，节约了制造成本。对此，文章针对汽车扰流板生产线设计及其工艺过程仿真方面进行分析，希望能够给相关人士提供参考价值。
关键词：汽车扰流板;DELMIA;虚拟制造;工艺仿真
引言：为促使企业的自动化程度不断提高，减少企业的人力劳动成本，提高其市场竞争力，以某汽车扰流板为研究对象，对汽车扰流板手动生产线进行升级改造。根据扰流板生产的工艺及技术要求，完成了扰流板生产线的整体设计，并将设计的生产线3D模型导入到DELMIA软件中，借助DELMIA软件构建了扰流板生产线仿真模型，实现了扰流板生产线工艺过程的动态仿真;通过仿真分析，优化了机械结构设计，验证了工艺过程的合理性;利用DELMIA软件生成的机器人离线程序可减少机器人的调试时间。
1.扰流板生产线方案设计
本文的研究对象为某汽车扰流板如图1所示，该扰流板分为内板与外板，材料为ABS，该汽车扰流板通过摩擦焊工艺将底板与外板焊接在一起。该汽车扰流板组装生产线的工艺流程;现场有5名作业员同时作业，作业员1进行刹车灯线束的组装，然后放置到熔接螺母专机进行螺母的熔接;作业员2搬运内板到涂胶工位由机器人完成内壳涂胶，再将内外板放置到摩擦焊机的模具中，完成扰流板的焊接后，再搬运到下一工位由作業员3与4进行配件的组装，包括组装左右卡片、方片螺母，锁紧螺钉，贴装胶条及组装刹车灯;最后由作业员5进行人工检查。手动及单机手动的生产方式比较稳定，但工人劳动强度过大，生产效率难以提高。因此，设计一种自动化生产方式成为企业的迫切需求。
根据扰流板的主要工序及其现有设备的布局方式，对扰流板组装生产线进行技术改造。考虑到刹车灯线束在内板上的走线复杂等原因，进行自动化组装较困难，故线束组组装依然由操作员完成。;其中由内板定位输送装置将内板运送到机器人涂胶工位，由外板定位输送装置负责将台车中的外板运送到指定位置，由搬运机器人完成内外板的自动搬运及扰流板的搬运;扰流板翻转变位装置将扰流板翻转180°后，再由机器人搬运至四工位转台上，进入附近组装工位，转台对应的4个工位分别为进料工位、组装工位、贴胶条工位及出料工位;出料工位由机械手将扰流板搬运至输送带上运出，最后由检验操作员进行刹车灯的组装及终检，主要验内容为外观缺陷检查、有无漏装附件及刹车灯是否有问题。进行自动化改造后，生产线由5人精简到2人。
2.生产线各机械装置设计
2.1内板搬运、定位输送装置设计
完成线束组装及熔接螺母后，由内板定位输送装置将内板运送至涂胶工位，由机器人完成内板的涂胶。内板定位输送装置主要由工件定位夹具、直线导轨、支架及无杆气缸等组。工件定位夹具由底板、仿形垫块、导向限位杆及旋转夹紧气缸组成，夹紧气缸伸出端设置有仿形块并包裹绒布[1]，能避免夹紧时刮伤工件。整个定位夹具通过螺钉与无杆气缸滑台连接。工人将内板放置到定位夹具上，按下夹紧指令按钮，工件定位夹紧后，由无杆气缸输送定位夹具至机器人涂胶工位。
2.2外板搬运、定位输送装置设计
外板定位输送装置负责将台车中的外板输送到指定位置，以便搬运机器人搬运外板;为保证机器人放置外板到摩擦焊机中的位置精度，需要机器人取件时，外板已精确定位。外板搬运、定位输送装置主要由外板台车、搬运机械手及定位输送装置组成，装置的整个工作过程可分为粗定位，搬运及精定位输送。粗定位：外板台车中依层存放着外板，台车每层均设计有仿形限位结构，对外板进行粗定位;支架上设有定位感应锁紧装置，当台车推入到位后，锁紧装置对台车进行锁紧限位。搬运：搬运机械手主要由Y轴与Z轴直线滑板、抓手、支架及伺服电动机组成，直线滑板采用滚珠丝杠副的传动方式，实现机械手沿Y轴及Z轴的运动。取件抓手上安装有真空吸附装置，采用无痕吸盘吸取外板，并将外板搬运至定位输送装置上。精确定位：外板定位输送装置与内板定位输送装置类似，采用无杆气缸将定位夹具输送到机器人取件位置。
2.3扰流板翻转变位装置设计
内外板焊接完成后，需进行尾翼扰流板的附件组装。由于附件的组装面为扰流板内表面，而搬运机器人从摩擦焊机中搬运扰流板时抓取面为扰流板外观面，为使机器人放置扰流板到旋转台上时，内表面朝上，则需对扰流板进行翻转变位。定位旋转夹具上设置有仿形块及旋转夹紧气缸，进行扰流板的定位夹紧，两端设置转轴，使夹具沿中心轴线转动;右侧转轴末端安装有齿轮，由气缸推动齿条运动，通过齿轮齿条传动实现扰流板定位旋转夹具的180°变位[2]。
2.4四工位分度转台设计
扰流板从摩擦焊机搬运出来后需要进行附件的组装，四工位分度转台主要由主传动部分及工件定位夹具组成。主传动部分由分度主轴及驱动电动机组成;转台安装在分度主轴上，4个工件定位夹具沿转台中心圆周分布，定位夹具通过两侧仿形块及中间仿形限位块进行扰流板的定位，由气缸驱动夹紧转臂进行工件的夹紧;转台中间安装有气电滑环，气电滑环通过精巧的结构实现360°旋转，稳定传输动力、信号及气体。
结论：
简而言之，文章以某汽车扰流板生产为研究对象，通过对扰流板生产线工艺过程的分析，完成扰流板自动化生产线的设计，该生产线对于企业提高生产效率及市场竞争力有着重要的意义[3]。
参考文献：
[1]杜余刚，张浩，陆剑峰.CATIAV5环境下的轿车车身冲压生产线仿真研究[J].机电一体化，2018，12（6）：32-35.
[2]谭慧猛，朱文华，王琛，等.DELMIA在支线飞机概念仿真中的应用[J].机械设计与制造，2019（1）：86-88.
[3]王茜，徐志刚，白鑫林，等.基于DELMIA的弹药填充机器人工艺仿真及优化[J].控制工程，2016，23（s1）：73-78.
关键词：汽车扰流板;DELMIA;虚拟制造;工艺仿真
引言：为促使企业的自动化程度不断提高，减少企业的人力劳动成本，提高其市场竞争力，以某汽车扰流板为研究对象，对汽车扰流板手动生产线进行升级改造。根据扰流板生产的工艺及技术要求，完成了扰流板生产线的整体设计，并将设计的生产线3D模型导入到DELMIA软件中，借助DELMIA软件构建了扰流板生产线仿真模型，实现了扰流板生产线工艺过程的动态仿真;通过仿真分析，优化了机械结构设计，验证了工艺过程的合理性;利用DELMIA软件生成的机器人离线程序可减少机器人的调试时间。
1.扰流板生产线方案设计
本文的研究对象为某汽车扰流板如图1所示，该扰流板分为内板与外板，材料为ABS，该汽车扰流板通过摩擦焊工艺将底板与外板焊接在一起。该汽车扰流板组装生产线的工艺流程;现场有5名作业员同时作业，作业员1进行刹车灯线束的组装，然后放置到熔接螺母专机进行螺母的熔接;作业员2搬运内板到涂胶工位由机器人完成内壳涂胶，再将内外板放置到摩擦焊机的模具中，完成扰流板的焊接后，再搬运到下一工位由作業员3与4进行配件的组装，包括组装左右卡片、方片螺母，锁紧螺钉，贴装胶条及组装刹车灯;最后由作业员5进行人工检查。手动及单机手动的生产方式比较稳定，但工人劳动强度过大，生产效率难以提高。因此，设计一种自动化生产方式成为企业的迫切需求。
根据扰流板的主要工序及其现有设备的布局方式，对扰流板组装生产线进行技术改造。考虑到刹车灯线束在内板上的走线复杂等原因，进行自动化组装较困难，故线束组组装依然由操作员完成。;其中由内板定位输送装置将内板运送到机器人涂胶工位，由外板定位输送装置负责将台车中的外板运送到指定位置，由搬运机器人完成内外板的自动搬运及扰流板的搬运;扰流板翻转变位装置将扰流板翻转180°后，再由机器人搬运至四工位转台上，进入附近组装工位，转台对应的4个工位分别为进料工位、组装工位、贴胶条工位及出料工位;出料工位由机械手将扰流板搬运至输送带上运出，最后由检验操作员进行刹车灯的组装及终检，主要验内容为外观缺陷检查、有无漏装附件及刹车灯是否有问题。进行自动化改造后，生产线由5人精简到2人。
2.生产线各机械装置设计
2.1内板搬运、定位输送装置设计
完成线束组装及熔接螺母后，由内板定位输送装置将内板运送至涂胶工位，由机器人完成内板的涂胶。内板定位输送装置主要由工件定位夹具、直线导轨、支架及无杆气缸等组。工件定位夹具由底板、仿形垫块、导向限位杆及旋转夹紧气缸组成，夹紧气缸伸出端设置有仿形块并包裹绒布[1]，能避免夹紧时刮伤工件。整个定位夹具通过螺钉与无杆气缸滑台连接。工人将内板放置到定位夹具上，按下夹紧指令按钮，工件定位夹紧后，由无杆气缸输送定位夹具至机器人涂胶工位。
2.2外板搬运、定位输送装置设计
外板定位输送装置负责将台车中的外板输送到指定位置，以便搬运机器人搬运外板;为保证机器人放置外板到摩擦焊机中的位置精度，需要机器人取件时，外板已精确定位。外板搬运、定位输送装置主要由外板台车、搬运机械手及定位输送装置组成，装置的整个工作过程可分为粗定位，搬运及精定位输送。粗定位：外板台车中依层存放着外板，台车每层均设计有仿形限位结构，对外板进行粗定位;支架上设有定位感应锁紧装置，当台车推入到位后，锁紧装置对台车进行锁紧限位。搬运：搬运机械手主要由Y轴与Z轴直线滑板、抓手、支架及伺服电动机组成，直线滑板采用滚珠丝杠副的传动方式，实现机械手沿Y轴及Z轴的运动。取件抓手上安装有真空吸附装置，采用无痕吸盘吸取外板，并将外板搬运至定位输送装置上。精确定位：外板定位输送装置与内板定位输送装置类似，采用无杆气缸将定位夹具输送到机器人取件位置。
2.3扰流板翻转变位装置设计
内外板焊接完成后，需进行尾翼扰流板的附件组装。由于附件的组装面为扰流板内表面，而搬运机器人从摩擦焊机中搬运扰流板时抓取面为扰流板外观面，为使机器人放置扰流板到旋转台上时，内表面朝上，则需对扰流板进行翻转变位。定位旋转夹具上设置有仿形块及旋转夹紧气缸，进行扰流板的定位夹紧，两端设置转轴，使夹具沿中心轴线转动;右侧转轴末端安装有齿轮，由气缸推动齿条运动，通过齿轮齿条传动实现扰流板定位旋转夹具的180°变位[2]。
2.4四工位分度转台设计
扰流板从摩擦焊机搬运出来后需要进行附件的组装，四工位分度转台主要由主传动部分及工件定位夹具组成。主传动部分由分度主轴及驱动电动机组成;转台安装在分度主轴上，4个工件定位夹具沿转台中心圆周分布，定位夹具通过两侧仿形块及中间仿形限位块进行扰流板的定位，由气缸驱动夹紧转臂进行工件的夹紧;转台中间安装有气电滑环，气电滑环通过精巧的结构实现360°旋转，稳定传输动力、信号及气体。
结论：
简而言之，文章以某汽车扰流板生产为研究对象，通过对扰流板生产线工艺过程的分析，完成扰流板自动化生产线的设计，该生产线对于企业提高生产效率及市场竞争力有着重要的意义[3]。
参考文献：
[1]杜余刚，张浩，陆剑峰.CATIAV5环境下的轿车车身冲压生产线仿真研究[J].机电一体化，2018，12（6）：32-35.
[2]谭慧猛，朱文华，王琛，等.DELMIA在支线飞机概念仿真中的应用[J].机械设计与制造，2019（1）：86-88.
[3]王茜，徐志刚，白鑫林，等.基于DELMIA的弹药填充机器人工艺仿真及优化[J].控制工程，2016，23（s1）：73-78.