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白車身裝配（Body-in-White，簡稱BiW）是指汽車制造過程中，將各單件組裝在一起，組成汽車基本結(jié)構(gòu)的階段。焊接、鉚接、釬焊、封邊等工序是該過程中的典型工序。之后，在總裝前需要對白車身進行噴漆處理。

白車身裝配過程中可能會面臨到的難題是，各單件并不能很好的組裝在一起。即使通過模具得到的單件很好的滿足了自身公差，但是由于種種原因，各單件也并不能很好的匹配。這種情況下，工程師需要嘗試通過調(diào)整與裝配相關(guān)的因素或者是通過更改單件去改善裝配結(jié)果。即使有了適當(dāng)?shù)难b配知識和相關(guān)的經(jīng)驗，也可能需要多次反復(fù)試驗才能得到有效的解決方案。多次的調(diào)整輪次耗費了昂貴的資源，且可能不會很快得到令人滿意的結(jié)果。

通過本文，讀者將了解到意大利豐塔納集團是如何使用AutoForm Assembly來消除這些試錯環(huán)節(jié)，更快地達到最佳設(shè)計，以幫助他們的客戶滿足所需的上市時間。

目前裝配仿真環(huán)境

在過去的20年里，單件模擬仿真發(fā)展迅速，但是對于裝配的分析很少。AutoForm通過市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)當(dāng)前裝配仿真的兩個現(xiàn)象：

1. 市面上現(xiàn)有的模擬白車身裝配的軟件質(zhì)量不高，無法有效地模擬裝配過程；

2. 市場現(xiàn)在迫切需要一種軟件解決方案，以降低成本和縮短新產(chǎn)品的上市時間。

通過與汽車行業(yè)的數(shù)十家客戶的交流，AutoForm了解到，目前市場上的軟件解決方案無法提供較高的準(zhǔn)確性。因此，當(dāng)前客戶很少使用軟件來模擬裝配以達到工藝優(yōu)化的目的。

雖然現(xiàn)有一些軟件解決方案允許用戶對白車身總成進行分析，但它們的應(yīng)用主要集中在如何優(yōu)化焊接質(zhì)量，和用于評估焊接夾緊力和焊核大小等因素，而且只能基于名義幾何體。

然而實際上，零件在成形過程后是個不均勻的料厚，且還有一定的殘余應(yīng)力/應(yīng)變，而重力和裝配工藝本身也會顯著影響最終的裝配質(zhì)量。

團隊和目標(biāo)

為了開發(fā)和驗證一個有效的軟件解決方案，AutoForm與豐塔納集團合作。豐塔納集團擁有超過65年的鋁拼焊板經(jīng)驗，擁有1200多名員工在3個國家的11家工廠工作。他們在工藝設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)、金屬零件沖壓和裝配處于世界領(lǐng)先地位，尤其在豪華車和跑車行業(yè)。他們是包括法拉利、勞斯萊斯、蘭博基尼、瑪莎拉蒂、阿斯頓馬丁、阿爾法羅密歐、捷豹路虎、戴姆勒、福特、奧迪、寶馬和大眾在內(nèi)的杰出OEM的戰(zhàn)略合作伙伴（來源:https://www.fontana-group.com/en/）。

AutoForm專注于創(chuàng)建一個強大的軟件解決方案，而豐塔納集團提供了他們的市場專業(yè)知識、沖壓和裝配工藝經(jīng)驗，如下圖所示。目標(biāo)是明確的：一同努力創(chuàng)建一個可靠的軟件解決方案。它能夠處理所有與零件相關(guān)的計算，包括約束和裝配順序，就像在焊接工廠里發(fā)生的那樣。

在豐塔納進行的合邊工序，目前由AutoForm Assembly進行分析

聚焦領(lǐng)域以達到目標(biāo)

為了創(chuàng)建一個能夠模擬與行業(yè)相關(guān)的工藝過程，以達到理想的精度，AutoForm專注于以下三個方面：

首先，軟件必須包含裝配工藝所涉及到的所有范圍。在白車身焊接和其他裝配工序中，不同的部件需要精確的定位和可靠的夾持，這些操作可以通過手工或機器人來完成。軟件則必須能夠展現(xiàn)關(guān)于夾具和其他與裝配有關(guān)系的工藝相關(guān)因素。

其次，軟件必須能夠?qū)⒄麄€范圍的零件、工具和夾具結(jié)合在一起，以實現(xiàn)裝配模擬過程盡可能接近實際。在這個階段有效的建模對于軟件為工廠創(chuàng)造價值是至關(guān)重要的，這樣才會值得被購買。

最后，必須添加作為當(dāng)前制造和裝配工藝相關(guān)的所有技術(shù)和流程，為各裝配工序進行建模（下圖所示）。該軟件還必須能夠識別回彈、公差疊加、連接順序、重力、合邊影響和部件定位等問題，以便進行完整的虛擬分析。它還必須允許用戶盡可能靈活地修改工藝參數(shù)、工具體和裝配順序，以優(yōu)化工藝。

復(fù)雜裝配部件的仿真

軟件解決方案開發(fā)策略

在確定目標(biāo)之后，AutoForm制定了實現(xiàn)這些目標(biāo)的計劃。開發(fā)工作分為兩個主要階段：工藝開發(fā)和裝配驗證。

工藝開發(fā)

在第一階段，需要開發(fā)軟件使其能夠模擬真實的零件、工藝和裝配?？紤]到相關(guān)性，軟件不僅需要能為沖壓件建模，還能為與沖壓件連接的其他實體元件建模。這些實體元件都常被應(yīng)用于現(xiàn)在的汽車車身中，如管子、鑄造件、擠壓件、復(fù)合材料元件等。

為了達到這個目的，需要從簡單的零件開始，在軟件還不能模擬很復(fù)雜的工藝的時候。而初始階段使用零件名義幾何體創(chuàng)建裝配模擬分析，當(dāng)有沖壓件的模擬分析結(jié)果后再去替換原始數(shù)據(jù)。使用沖壓模擬結(jié)果有助于考慮諸如殘余應(yīng)力、變薄、回彈、材料變化、幾何修正等因素，從而提供更精確的裝配模擬結(jié)果。

裝配驗證

開發(fā)過程的第二階段是將模擬結(jié)果與實際裝配進行比較。因為AutoForm不開發(fā)模具、夾具或生產(chǎn)零件，所以與具有強大沖壓和裝配背景的公司合作，對實際的零件和總成進行評估就尤為重要。為此，AutoForm與意大利的豐塔納集團(Fontana Group)合作，工程師們則挑選了目前在他們工廠生產(chǎn)的機蓋總成。

機蓋總成被放在檢測支具上進行檢測和掃描，其中最關(guān)鍵的測量區(qū)域是前格柵和與翼子板搭接區(qū)域，因為搭接的位置是整個裝配的重點。

這個過程很復(fù)雜，包括三個內(nèi)板件焊接工序，接著再合邊，如圖3所示。對于仿真，我們使用了全工序沖壓仿真的結(jié)果作為輸入，而不是名義幾何體。

 機蓋裝配過程示意圖

結(jié)果顯示，軟件仿真結(jié)果與最終裝配測量結(jié)果相匹配，仿真與實際裝配之間的偏差僅在零點幾毫米之內(nèi)。這意味著該軟件能夠模擬實際的裝配特性，并具有很高的準(zhǔn)確性。用沖壓仿真數(shù)據(jù)代替名義幾何體是保證匹配結(jié)果的關(guān)鍵。

在汽車開始生產(chǎn)前進行廣泛模擬在汽車研發(fā)領(lǐng)域具有巨大的優(yōu)勢。許多工程師在花了無數(shù)個小時調(diào)整零件設(shè)計以獲得良好的裝配結(jié)果后，明白了裝配模擬解決方案的必要性。而出于經(jīng)驗試錯的方式，即使是在領(lǐng)先的汽車公司的車間，也造成了巨大的資源損失。

使用AutoForm Assembly解決方案，可以有效地模擬和優(yōu)化新產(chǎn)品以及已經(jīng)在生產(chǎn)中的零件。軟件的靈活性幫助用戶進行多次迭代，直到最終滿足精度要求，從而能在更短的時間內(nèi)實現(xiàn)高效的汽車開發(fā)和生產(chǎn)過程。

AMTS關(guān)注汽車焊裝及連接工程，聚焦汽車混合材料的焊接與連接工藝、新能源汽車車身的焊裝與連接工程、現(xiàn)代車身黏合解決方案、汽車核心部件的成型焊接工藝、焊裝車間質(zhì)量控制與測試解決方案、焊裝車間的環(huán)保除塵方案等，助力汽車輕量化及數(shù)字制造發(fā)展。

AMTS & AHTE South China 2022 深圳國際汽車制造裝備與工業(yè)裝配技術(shù)展覽會將于2022年10月12-14日登陸深圳國際會展中心（寶安新館）。

展會同期還將舉辦汽車車身成型及連接工程發(fā)展論壇 Car Body Forming & Joining 。本屆論壇吸引了來自沖壓、焊裝領(lǐng)域的500+行業(yè)專家的蒞臨。大會聚焦沖焊智能制造、 沖焊視覺應(yīng)用、沖焊質(zhì)量控制與檢測、車身鈑金工程信息化解決方案、工業(yè)人工智能及大數(shù)據(jù)分析、白車身激光焊接技術(shù)、汽車車身多材料連接工程、智慧工廠規(guī)劃等新工藝、新設(shè)備及新技術(shù)， 匯聚知名生產(chǎn)廠商分享成功案例，搭建與來自系統(tǒng)集成商及整車廠工程技術(shù)人員共探行業(yè)解決方案的商務(wù)平臺。

圖文來源：AutoForm軟件解決方案

參展咨詢：

電話：86-21-6468 1300

郵箱：amts@rxglobal.com

展會預(yù)告：

· AMTS & AHTE South China 2022

2022年10月12-14日 深圳國際會展中心（寶安新館）

· 車身工程系列——汽車車身成型及連接工程發(fā)展論壇

2022年10月12日 深圳

· AMTS 2023

2023年7月5-8日 上海新國際博覽中心

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