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1、MDM及及Teccnommatiix系统统在车身身工艺开开发中的的应用摘要本文主主要阐述述了在车车身新产产品开发发过程中中如何进进行同步步工程及及数字化化工艺开开发工作作。并通通过应用用实例说说明引入入数字化化工艺开开发系统统在缩短短产品开开发周期期、减低低成本、快快速响应应市场变变化等方面的的重要意意义。关键词词车身身工艺开开发,主数据据模型,工艺模模型、同步工工程、电子工工艺卡片片MDM andd Teecnoomattix Sysstemm Apppliied forr BIIW PProccesss DeevellopmmenttAbsttracct: Thee Paaperr inn
2、trooducces thee keey sstepps oof hhow to impplemmentt siimulltanneouus eengiineeerinng aand proocesss ddeveeloppmennt iin ddigiitall maanuffactturiing sysstemm suuch as TcAAE aand Teccnommatiix ssysttem. Byy thhe rreall apppliicattionn caasess, tthe papper expplaiins howw thhe bbeneefitts oof tthiss
3、 syysteem aas pprojjectt tiime redducttionn, ccostt reeducctioon aand quiicklly rrespponsse tto tthe marrkett chhangge, etcc.Key worrds: BIIW pproccesss deevellopmmentt, Maasteer DDataa Moodell, Prroceess Moddel, Siimulltanneouus EEngiineeerinng, eBOOP (eleectrroniic BBilll Off Prroceess)1前言言随着汽车车行业
4、国国内外市市场竞争争的日益益加剧，中中国国内内的汽车车制造企企业在不不断提高高自身新新产品的的整车研研发能力力，推出出新产品品的速度度和质量量是企业业占领市市场先机机的重要要保证。在这方面上海通用汽车一直处在国内市场的领先地位。能做到这一点，除了靠先进的市场策划及产品研发能力保证外，在整车车身制造工程方面上海通用汽车也建立了一套从前期产品同步工程到工艺规划、工装设计、制造直至现场生产管理的完整、高效的流程体系及与之相对应的数字化制造系统。本文将详细论述在车身新产品项目中如何建立这一系统以及其中的关键技术环节。2全数数字化车车身工艺艺开发系系统新车型的的开发可分为车车身产品品设计、生生产线工工艺
5、规划划、工装装夹具设设计、设设备制造造、安装、调试及新产品品生产制制造五大部分分。其中中车身制制造工程程所承担担的从生生产线规规划到调调试的生生产线准准备工作作的质量量、成本本、周期期将直接接影响新新车型上上市时间间及企业业所获得得的利润润。如何何在获得得产品信信息后快快速、合合理地给给出最佳佳制造方方案，并并将该方方案逐步步细化实实施，保证新新产品如如期上市市是制造造工程所所面临的的首要技技术挑战战。借助同同步工程程对产品品开发的的早期介介入及全全数字化化的工艺艺开发平平台使得得上海通通用汽车车在全新新平台的的整车车车身项目目中制造造准备周周期及生生产线成成本大幅幅下降。这一系统的组成主要包
6、括产品模型（Product）、主数据模型（Master Data Model）、工艺模型（Process Model）、资源模型（Resource Model）及基于网页的电子化工艺卡片（eBOP- electronic Bill Of Process）五个部分。与之相关的软件平台为Siemens公司的UGnx5, TcAE及Tecnomatix，各系统之间的相互关系如图1所示。图1 全全数字化化车身工工艺开发发系统3面向向制造工艺艺的车身身主数据据模型（Master Data Model）一辆整车车的白车车身是由由上百个个冲压件件经过33000040000个个左右的的电阻焊焊点的焊焊接过程程
7、以及涂涂胶、冲冲铆、螺螺接、弧弧焊、甚甚至激光光焊等多多种工艺艺过程制制造而成成的。产产品工程程师在设设计新车车型的过过程中往往往主要要根据市市场造型型及性能能的需要要设计出出车身各各个零部部件，但但是产品品设计方方案的可可制造性性好坏直直接影响响今后的的产品质质量及制制造成本本。通过过同步工工程的实实施，建建立车身身主数据据模型（MDMM），制造造工程师师可以在在项目早早期介入入对产品品可制造造性的虚虚拟评估估，对产产品设计计提出改改进意见见。主数据据模型（MDMM）就是制制造工程程师将TTcAEE系统中中产品设设计工程程师发放放的产品品数学模模型按照照制造工工艺的流流程和特特征重新新搭建为
8、一个新的的数据模模型单元元，用以以进行虚虚拟评估估（图2）。图2 车车身前围围总成的的主数据据模型（MDM）一个完整整的白车车身产品品模型可可以根据据车身工工艺特点点建立成成前围、前前地板、后后地板、底底板总成成、侧围围、车顶顶、总拼拼、门盖盖等若干干主数据据模型（MDMM）。每一一个总成成的MDDM模型型包括制制造这个个总成所所需要的的零件产产品模型型（PRDD）（包括括胶等）以及焊点数据模型（WLD）（包括弧焊、铆接等）、零件定位基准模型（DTM）两种表达制造特征的工艺模型（图3）。通过建立这样一个集成化的主数据模型（MDM），制造工程师可以在虚拟环境中分析出产品设计的问题，并提出改进的方
9、案。MDM模型的建立可以通过UGnx软件中专门根据通用的需求二次开发而成的MDM功能插件（MDM Toolbar）来实现。图3 主主数据模模型的结结构通过这样样的MDDM模型型我们可可以分析析出产品品及制造造过程中中的以下下几类问问题：（1）零零件上料料次序。由由于实际际操作工工上料的的人机工工程问题题或者从从零件定位位精度的的角度考考虑，零零件间的的相互搭搭接必须须按照一一定的次次序，如如果产品品设计者者没有考考虑到这这一点，将将给后期期的制造造带来很很大麻烦烦。通过分分析模型型中零件件与零件件的相互互关系，制制造工程程师可以以给出最最佳的装装配顺序序。（2）定定位基准准的优化化。以往往的制
10、造造工程师师在产品品冻结后后才开始始设计工工装夹具具的定位位基准，等在制造中发现问题再去改进产品设计已经晚了，需要花费一定的成本。在建立主数据模型的过程中制造工程师可以将头脑中构思的工装夹具定位基准直接布置在零件的几何特征上，基准与零件之间，基准与焊点之间的相互关系一目了然。通过分析制造工程师对零件上的基准位置、定位孔的开孔方向，大小能够给出最合理的建议。另外对于共线生产或回用现有生产设备的新产品设计，制造工程师可以将现有设备的定位基准位置准确地描述于新产品零件数模上，可以建议产品设计工程师在零件上保持这些基准特征以最大限度地节约后期生产线改造的成本。（3）焊焊点分布布的位置置。产品品工程师师
11、前期会会根据CCAE强强度分析析结果给给出初始的焊焊点位置置数学模模型。这些焊焊点位置置是否合合理，需需要制造造工程师师根据制制造经验验及制造造标准来来判断。在UGnx软件环境中我们可以预先设定一些焊点检查标准，如：焊点间的最小距离不得小于20mm，焊点到零件边缘的最小距离不小于7mm，焊点连接的两个零件之间的最大间隙不能大于6mm，1个焊点连接位置的零件最多不能超过3层等。标准设定好以后，可以运行MDM插件的焊点检查功能。几秒钟的运算后，软件可以自动将不符合规则的焊点标示为红色，符合标准的焊点标示为绿色。对于问题焊点，制造工程师会与产品工程师一起，逐个给出优化的方案。除了焊点与零件之间的相互
12、检查，由于MDM模型是包含了零件、焊点、基准三方面信息的一个集成模型，制造工程师也很容易发现与基准位置发生干涉的焊点。这些焊点在制造过程中由于与工装基准位置干涉或距离过近会导致零件夹紧后焊枪与工装碰撞，无法完成焊接。对于这些焊点及基准的布置，制造工程师也会经过分析给出最佳的改进建议。总之，项项目前期期通过建建立MDDM模型型对新车车型产品品设计进进行虚拟拟评估，大大大降低低了项目目后期产产品更改改的费用用，并节省省了项目目时间。4Teecnoomattix系系统支持持下的数数字化车车身工艺艺模型开开发过程程传统工艺艺开发大大多采用用二维的的作业方方式，制制造工程程师借助助AuttoCAAD，E
13、Exceel等工工具进行行生产线线平面布布置图、产产品工艺艺流程图图、工装装基准截截面图、焊焊点分配配图、操操作工时时分析图图等工艺艺内容的的开发。传统方法的缺点是编制各种工艺文档的工作量大，耗时，费力；文档种类和数量繁多，不便于归档保存，一套完整的整车车身工艺文件打印出来的话可以堆满整整一个文件柜；更改过程难以控制，各种文件的更改一致性差，由于产品设计的更改或工艺的优化，在工艺开发过程中常常会有变更的情况出现，上述各种工艺文件的更改难以保持同步，可能会有遗漏或相互矛盾的情况发生。为了解决决上述困困难，提提高效率率，上海海通用汽汽车从20006年开开始逐步步引入了了源于以以色列TTecnnom
14、aatixx公司的的数字化化集成工工艺开发发、过程程仿真系系统。历历经三年年的学习习和摸索索，制造造工程师师已经能能够完成成一个全全数字化化新产品品车身生生产线的的3D布局局和整个个工艺过过程的数数据模型型。这一一系统的的应用，使使得工程程师更直直观、更更快捷地地直接通通过对零零件模型型、焊点点模型、基基准模型型的选择择、拖动动、编辑辑等简单单操作就就能够完完成复杂杂的工艺艺开发工工作（使使用Prroceess Dessignner模模块），并并且还可可以进一一步通过过同一数数据库系系统下的的仿真功功能（使使用Prroceess Simmulaate模模块），直直接评估估工艺结结果的可可行性。
15、应用Teecnoomattix系系统进行行工艺开开发的主主要步骤骤及流程程（图44）包括：图4 全全数字化化工艺开开发流程程图（1）数数据导入入。开发发工艺模模型的数数据源头头是前期期同步工工程过程程中建立立的MDDM模型型。MDDM是通通过UGGnx软软件建立立于TccAE数数据库中中的数学学模型，在进行工艺开发时，首先需要利用Tecnomatix系统中的CADlink模块将数据导入到Tecnomatix系统本身的数据库中。接下来整个工艺开发过程及结果输出都将在这个数据库中完成。（2）建建立生产产线工位位布局。工工艺布局局可以在在AuttoCAAD软件件中创建建然后导导入到TTecnnoma
16、atixx系统中中转化为为3D，也也可以通通过Teecnoomattix系系统直接接进行33D立体体布局。在这个环节中，除了进行图形化工位布局，工程师在软件中还需要通过Process Designer模块中的其它窗口进行生产线结构自顶向下的文字描述型定义。包括整条线：如底板线、总拼线、补焊线、门盖装配线等；生产区域：如前围区域、前地板区域、后地板区域、侧围区域、车顶区域、门盖区域等；以及生产工位：如前围010工位、前地板020工位等（如图5）。图5Prroceess Dessignner中中的生产产线结构构在这种定定义中每每个工位位即是一一个节点点，在数数据库中中可以与与该工位位中需要要完成的的装配零零件、焊焊点、定定位基准准、资源源（包括括工装、焊焊枪、机机器人等等设备）等等数学模模型相互互关联，集集成在一一起，从从而在虚虚拟软件件环境中中真实
