基于仿真优化的汽车焊接生产线问题研究毕业论文(编辑修改稿)

基于仿真优化的汽车焊接生产线问题研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

的首要步骤是决定可以用来实现该系统的实体的集合。 这些实体以及其之间的相互作用就是这个面向对象系统的体系结构的基础。 图 2 就是运用面向对象方法的仿真过程。 6 图 2 面向对象的仿真建模过程 与传统的面向过程的方法相比，面向对象的建模方法具有独特的优势：如果有改变的功能出现，面向过程的方法可以是相当繁琐，相对而言， 只需针对这些变化来修改的 面向对象 的 建模方法 就简单多了。 由此得出结论，面向对象建模方法设计的系统 有利于 扩展和修改，有利于在不同的项目中重复使用同一对象，因此，更多的帮助设计人员理解系统。 （ 2）面向过程的离散事件系统仿真 主要 是关于 仿真过程中发生的事件及模型中 根据先后顺序活动 的实体 的研究 ， 这些都是有次序的。 仿真时钟的推进依赖于这些事件和活动在当前的仿真时间发生的顺序，模拟过程中需要确定下次事件发生或实体确定条件触发启动和停止活动满足处理当前仿真时间系统状态改变的操作后，前进到下一个时刻。 离散系统仿真要素 离散事件系统仿真的基本元素有如下 8 种。 （ 1）实体 实体是边界内的对象 ,它是构成系统模型的基本要素之一。 （ 2）属性 每个实体都有自己的特性 ,通过属性的集合加以说明。 如机加 工车间中的运输工具有编号、有搬运速度和搬运效率等。 （ 3）状态 状态是系统中的实体在任何一个时间的所有属性的集合。 （ 4）事件 事件是由于行为和起因引起系统状态变化。 （ 5）活动 7 活动是两个事件之间的活动的持续时间。 （ 6）进程 进程是由若干某类实体相关的事件及活动有序的组成。 （ 7）仿真时钟 仿真时钟是显示着仿真时间的变化。 （ 8）规则 规则是用来描述实体之间约定的逻辑关系和系统运行策略。 系统仿真的一般步骤 每一个成功的仿真研究项目，应用程序包含在图 3 中显示的具体步骤。 无论仿真项目和研究目的是 否有不同的类型，其基本过程是不变的： 一、理解系统问题；二、制定优化目标；三、概述系统并表格列出所有假设；四、列出所有可以替代的方案；五、采集系统信息与相关数据；六、利用计算机仿真建模；七、校验模型是否符合现有系统；八、运行模型；九、分析仿真结果。 仿真研究不能简单地按照这九个步骤进行，得到系统的内部细节后，一些项目可能要返回到先前的步骤。 同时，对仿真过程，每一步都需要验证和确认。 图 3 系统仿真的一般步骤 8 Flexsim 仿真软件 本文应用的是 Flexsim仿真软件。 这里稍微概述下 Flexsim软件。 Flexsim 是由美国的 Flexsim Software Production 公司生产出品的 ,是一款商业化离散事件系统仿真软件。 Flexsim 采用面向对象技术 ,并具有三维显示功能。 软件的突出特点是快速、简便，具有很强的建模能力。 这个强大的软件功能，提供原始数据的拟合、输入建模、图形建模、虚拟现实显示、运行模型仿真、结果的优化、生成的三维动画视频文件等功能，而且还提供了与其他软件工具的接口[6]。 图 4 是 Flexsim软件构成的结构图。 图 4 Flexsim 软件结构模块结构图 Flexsim 软件有这些特点：（ 1） Flexsim 的建模功能都适应离散型和连续型事件。 （ 2） Flexsim 具有平面与三维建模窗口，且在建模窗口中可以直接导入AutoCAD 的平面布置图。 （ 3） Flexsim 的部件具有柔韧的特点。 （ 4） Flexsim是拖放图形建模型方法，是通过从固定类部件库，执行类部件库，流体类部件库，以及用户部件库中拖放实体模型。 （ 5） Flexsim 具有完全的 C++面向对象性 [7]。 9 3. 汽车焊接生产线概述 本文 主要研究的是汽 车车身 的 焊 接 生产线。 作为汽车 车身 生产 过程 中 的第一道程序 ，是 组成汽车生产 过 程的重要部分。 汽车 车身的焊 接有点 复杂。 汽车 车身的焊装 包括了 金属框架 焊接和 蒙皮 附着。 需要大量的人力物力把零散的车身冲压件焊接成一个完整的车身，在这过程中还会有许多因素来影响车身的质量和产量。 因此 ， 对 焊 接技术 和 焊接 流程 进行仔细研究 ，对 生产线 进行仿真优化 设计，能 提 升车身 制造水平和 车间 生产 效率。 汽车车身焊接概述 汽车车身焊接特点 （ 1）车身构件 汽车的车身是一个复杂的结构，它是由几百种，甚至上百的薄板冲压件连接在一起的，通过焊接，铆接，机械粘接和连接的方法。 由于大都是由有着良好焊接性 能的低碳钢制成的车身冲压件，因此，焊接已成为现代焊接机械制造的一种必需的工艺方法，广泛应用于汽车制造行业 [8]。 （ 2）生产规模 汽车车身的生产效率与车身焊接的方法密切相关。 在单件小批量生产中，大多是运用手工焊接的方法，所有的焊接工作都在一个或多个工位上做完，焊接夹具很少。 随着批量的增加，焊接工作转为流水线式，尤其是车身的总装经常是在有多个工位的焊接线上完成的，其中每个工位都有夹具来保证焊接的质量。 如果是大批量生产，焊接工作就是在具有快速正确定位的焊接夹具和完善的质量控制手段的自动化生产线上完成的。 有的生产 线上还装配了很多焊接机器人，以适应快节奏的生产和保证焊接质量的稳定。 （ 3）工艺特点 制造车身广泛使用电阻焊，此外，还有二氧化碳气体保护焊。 汽车车身的主要焊接工作流程为 :将金属冲压件制作成车身零件，然后把车身零件焊接成半成品的车身，最后通过生产流水线作业，把半成品车身组成成品车身 [9]。 车身骨架的焊接与蒙皮 构成车身骨架的冲压件部件都是在冲压车间中生产完成，然后运送到焊接车间。 车身一般是由所谓的六大片组成，即前端分总成、侧围分总成、后端分总成、顶盖总成及底架。 而其他很少一部分的零部件因为比例 很小，又不属于这六大片， 10 所以在这里将其忽略 [10]。 用来制造汽车车身的材料大多是低碳钢。 因为低碳钢的电焊性能良好，不需要采用特别的设备和工艺，只需要简单的循环焊接，用强规范或弱规范都能获得很好的焊接质量。 在大批量生产的条件下，使用强规范不但可以避免大肆浪费电力的情况出现，还能确保焊接成的车身骨架结构不会变形，从而大大增加了车身焊装车间的产量 [11]。 汽车车身是由车架和蒙皮焊装构成，车身骨架是用来支撑和承载整个车身的部件，蒙皮则是外观部件。 蒙皮和车身骨架的焊装包括： (1) 前端蒙皮与骨架的焊装； (2) 后 端蒙皮与骨架的焊装； (3) 左右 侧围蒙皮与骨架的焊装； (4) 顶盖蒙皮与骨架的焊装； (5) 车门蒙皮与骨架的焊装。 车身拼装焊接工艺 车身总成是由焊接好的车身骨架局部或者同时加热、加压接合在一起的。 点焊技术在汽车车身制造中应用最为广泛，车身的强度受焊接好坏的影响。 因为车身骨架由低碳钢薄板构成，尺寸大、刚度小。 必须使用高精度的焊装夹具、先进的焊装方法和焊接设备。 尽量避免焊缝交汇在一点或密集布置。 车身装焊工艺一般流程如下： （ 1） 四门两盖总成焊接工序 （ 2）侧围分总成焊接工序 （ 3）车身底 板焊接工序 （ 4）车身总成拼装焊接工序 车身焊接方式与设备 车身焊接主要方式 （ 1）点焊 点焊是在焊件之间形成一个个的焊点，从而来粘合焊件。 点焊有很多种不同的方式，大体可以分为单面点焊和双面点焊这两类。 细分之下，这两类点焊方式还能分为单点、双点和多点焊这三种。 在汽车车身的大量生产中，单面多点焊获得广泛的应用。 （ 2）缝焊 缝焊可以看作是进行不间断的点焊，只是把点焊所使用的条状电极用不停旋转的滚盘状电极来替代。 所以缝焊从实质上来讲，还是属于点焊，是点焊的另类变型。 （ 3）凸焊 凸焊也是 点焊的一种变型，在汽车车身骨架的焊接生产中，把比较小的金属 11 零部件焊接到较大的金属零部件上所使用的焊接方式就是凸焊。 （ 4）二氧化碳气体保护焊 是一种融化极气体保护电弧焊接法，利用焊丝与工件间产生的电弧来融化金属，由二氧化碳气体作为保护气体，并采用光焊丝作为填充金属。 车身焊接主要设备 （ 1）固定式点焊机 固定式点焊机在车身焊接中主要用来点焊合件、分总成和一些较小的总成。 焊机不动，每焊完一个焊点后，焊件移动一个点距，以进行下一个焊点的焊装。 （ 2）移动式点焊机 有些汽车车身零部件外形尺寸大，也较 笨重，移动不方便，不便用固定式点焊机焊接。 所以在车身制造中，移动式点焊机得到了广泛的应用。 （ 3）二氧化碳气体保护焊自动焊机 是由焊接电源、送丝机构、行走机构、焊炬、气路系统和控制系统等部件组成。 公司现状简析 在西南地区，成都安达特种车辆有限责任公司是一个较大的汽车生产厂家。 该公司由于引进了许多先进的设备，使车间基本实现了自动化生产。 其中汽车焊接生产线采用了先进的生产技术，能同时混线生产几种不同车型的汽车车身。 车身焊接工艺流程 该企业车身焊装工艺流程示意图见图 5。 12 前端分总成焊装 底板分总成焊装 侧围分总成焊装 顶盖分总成焊装 后端分总成焊装 六面体车身总成焊装 骨架补焊 焊缝修补 车身骨架检测调整 侧蒙皮张拉焊装 顶盖蒙皮张拉焊装 前后蒙皮张拉焊装 车门焊装 白车身检测调整 合格品送涂装车间 图 5 车身焊装工艺流程图 6 7 8 10 13 12 11 14 9 13 车身焊装。