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1、华中科技大学 硕士学位论文 基于UG的汽车车身焊装线传输装置虚拟设计 姓名：张鹏 申请学位级别：硕士 专业：工程力学 指导教师：王元勋 20070528 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 摘摘 要要 CAD/CAM 的飞速发展，极大地推动了汽车工业及相关行业的发展。汽车车身 焊装线作为汽车生产的关键设备，对汽车生产制造水平起着至关重要的作用，直接 影响汽车生产规模、生产效率和生产质量。传统的二维设计方法投资较大、产品报 废率较高、设计周期过长，产量不能满足用户需求，为此本文以汽车车身焊装线传 输装置为载体，利用 CAD/CAM 三维设计的前沿技术，探讨将虚拟设计技术在汽车 车身焊
2、装线设计中的应用。 本文首先论述了典型往复杆式传输装置的结构组成和工作原理；其次以汽车车 身侧围传输装置为例，从车身焊装工艺规程设计，工艺平面布置，传输装置总体结 构规划等三个方面，研究和总结了传输装置的设计理论；再次根据虚拟设计基本原 理，全面比较了传统二维设计与现代三维虚拟设计的区别，建立了汽车车身往复杆 式传输装置的虚拟设计流程框图；最后重点论述了基于 UG 软件的传输装置三维建 模方法、虚拟装配及运动仿真过程。 关键词：关键词：焊装线 传输装置 UG 虚拟设计 I 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 Abstract The rapid development of CAD
3、/CAE greatly promotes the progress of automobile and the related industries. Car body welding assembly line, as the key equipment in the automobile production, plays an important role in the automobile manufacturing, directly influencing the manufacturing scale, effectiveness and quality. The method
4、 of traditional two-dimensional design has drawbacks such as a large investment, a high damage rate of the products and a long design circle, besides, the production can hardly satisfy the customers needs, thus, in this paper, based on the car body welding assembly line equipment, virtual design tec
5、hnology applied in the car body welding assembly design is discussed using the cutting-edge technology of CAD/CAM three-dimensional design. Firstly, the structure and operation principle of typical shuttle transfer equipment is discussed. Then take the transfer equipment of car body side as an examp
6、le, the design theory of transfer equipment is studied and concluded from the following three aspects, craftwork design of car body welding assembly line, layout plan, the overall structure plan of the transfer equipment. Moreover, comparison of the differences between the traditional two-dimensiona
7、l design and the modern three-dimensional virtual design are given according to the basic principle of virtual design. In the end, the modeling method, virtual assembling and the motion simulation of the transfer equipment are emphasized based on the UG software. Key words: Welding Line; Transfer Eq
8、uipment; UG; Virtual Design II 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
9、本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在_年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 绪论绪论 随着计算机技术的发展，它在社会生活各方面的应用越来越广泛，越来越深入， 汽车工业自然也不例外。目前，在汽车设计与制造以及与汽车相关的机械、电子、 电信等领域都不同程度地依赖于计算机辅助技术。可以说，自从引入了 CAD/CAM 技术，国内外汽车
10、工业的发展就越来越快，新的车型层出不穷，汽车性能也得到了 巨大的改善，使汽车变得更安全、更舒适。 就 CAD/CAM 技术本身来说，它的发展也相当快，使人们的设计制造手段日趋 完善，极大地推动着汽车工业及相关行业的发展。 1.1 计算机辅助技术的发展历史与发展趋势计算机辅助技术的发展历史与发展趋势1 CAD/CAM 技术是上世纪五十年代发展起来的一门综合计算机应用系统技术。 整体而言，它的发展大致经历了准备、研制试验、技术发展、全面普及等阶段。 1959 年 12 月在 MIT 召开的一次计划会议上，明确提出了 CAD 的概念，对以后 CAD 的发展起了很大的作用。这一时期主要特点是提出 CA
11、D 设想，为 CAD 研制试 验提供了硬、软件的准备工作。 20 世纪 60 年代，美国 MIT 林肯实验室的博士研究生 I.E.Sutherland 在论文 “Sketchpad人机交互的图形系统”中首次提出了计算机图形学、交互技术、分层 存储的数据结构等新思想，从而为 CAD 的应用打下了理论基础。与此同时在 1964 年美国通用汽车公司和 IBM 公司成功开发了用于汽车前玻璃线性设计的 DAC-I 系 统，这是 CAD 最早用于具体对象的系统。 20 世纪 70 年代，CAD 技术开始实用化，从二维的电路设计到三维的飞机、汽 车等设计，出现了很多开发 CAD 系统的软件公司。这个年代末，
12、CAD 技术进入了 大多工程和产品设计的领域。 20 世纪 80、90 年代，CAD 技术进入高速发展和全面普及阶段，随着 CAD 技术 1 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 的发展，其系统性能提高，价格降低，已成为工程界必不可少的设计工具。 我国的 CAD 技术起步于 20 世纪 70 年代初， 当时主要研究的内容是计算几何的 数学理论、工程图的绘制方法及布局、布线的算法，主要研究单位是几个大型企业 和高等学校。 到了 20 世纪 80 年代初， 有些大型企业和设计院成套地引进 CAD 系统， 在此基础上进行开发和应用，取得了一些成果。从 20 世纪 90 年代后，各工业部门
13、纷纷提出了开发应用 CAD 技术的计划以及工作站 CAD 系统的逐步普及，我国的 CAD 产业得到了建立。 由此可见，我国 CAD 技术的发展总体上经历了 70 年代初期的成形、80 年代的 推广与应用、90 年代后的追赶世界潮流等几个阶段。 当人类步入 21 世纪的时刻，CAD/CAM 技术再次发生了巨大的变化，产生了现 代 CAD 技术。它能使设计工作实现集成化、网络化和智能化，达到提高产品设计质 量、降低产品成本和缩短设计周期的目的。其研究内容也扩大为：研究现代设计理 论与方法学、研究与设计环境相关的技术、研究与设计工具相关的技术。 现代 CAD 技术发展的主要趋势之一是 CAD/CAM
14、/CAE/PDM 集成技术。它可以 是一个 CAD 系统内部各模块之间的集成；也可以是工程设计领域中 CAD 与 CAPPCAECAM 之间的集成。 现代 CAD 技术发展的主要趋势之二是人工神经网络（ANN） 。人工神经网络 （ANN）是由大量的、简单的处理单元（神经元）互联组成的大规模分布式并行信 息处理系统，它通过模拟人脑的神经系统组织结构，能对复杂问题进行有效求解。 现代 CAD 技术发展的主要趋势之三是 CAD 的虚拟设计技术。虚拟技术是以 CAD 为基础，是一种新的制造系统，这种系统按应用情况又可分为增强的可视化系 统和基于现实的 CAD 系统。 此外，现代 CAD 技术还朝向智能
15、化、并行工程方向发展。 1.2 计算机辅助技术在汽车工业中的应用计算机辅助技术在汽车工业中的应用23 CAD/CAM 技术的应用水平是衡量一个国家汽车工业水平的重要指标之一。 2 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 CAD/CAM 技术的不断发展和广泛应用，不仅仅在于它能提高产品的质量和缩短产 品开发的周期，更主要的是 CAD/CAM 技术从根本上改变了过去用手工绘图，依靠 图纸组织整个生产过程的技术管理模式。 国际上，美国福特汽车公司在 CAD/CAM 技术方面处于领先地位。早在上世纪 80 年代初，福特公司就着手 CAD/CAM 系统的规划，建成了环形网络系统。1986 年 开
16、发的 TAURS 和 SABLE 轿车，大约有 70的外板件采用 CAD/CAM 设计。 日本三菱汽车公司 1960 年从冲模的数控加工着手，以 CAD/CAE/CAM 为动力， 对从设计到制造的各项工程踏踏实实地进行了改革。至今，己形成了从车型款式设 计到车身组装的新车型开发的完整的 CAD/CAE/CAM 系统。 近年来，随着CAD/CAM技术在汽车工业的广泛而深入地运用，许多现代的CAD 技术如虚拟技术也已经较多地应用到汽车工业中，虚拟技术已经成为世界汽车开发 设计的应用潮流。 法国雷诺汽车公司应用全息技术的虚拟现实系统，利用一种叫作 PowerWall 的 显示装置(它是一面宽为 5.1 m、高为 2.1 m 的大型显示屏幕，在这个乳白色树脂玻璃 屏幕的后面是一台大功率投影仪)来进行高性能的汽车动力学仿真。屏幕上显示的汽 车从不同的视角来看都保持真实的大小，它还可以在不同的背景中显示。通过点击 鼠标可以选择不同的车身颜色、视角和光线亮度。整
