本發(fā)明屬于汽車制造沖壓行業(yè)，具體涉及一種汽車制造沖壓生產(chǎn)線虛擬調(diào)試方法。

背景技術(shù)：

“數(shù)字化工廠”技術(shù)是運(yùn)用計算機(jī)模型，對汽車生產(chǎn)制造過程和生產(chǎn)設(shè)備配置方案進(jìn)行規(guī)劃/仿真模擬、驗證和優(yōu)化的先進(jìn)規(guī)劃工具。突破了傳統(tǒng)的靠經(jīng)驗進(jìn)行規(guī)劃的局限，從而確保建造工廠的工藝更優(yōu)，設(shè)備利用率更高，工廠運(yùn)行狀態(tài)更穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量更可靠。

數(shù)字化工廠目前在國內(nèi)汽車制造行業(yè)的焊裝和總裝應(yīng)用較為廣泛，而在沖壓專業(yè)應(yīng)用相對較少，且不夠全面，為了全面提高數(shù)字化應(yīng)用水平，實現(xiàn)“中國制造2025”的目標(biāo)，沖壓專業(yè)的數(shù)字化應(yīng)用刻不容緩。

借鑒國內(nèi)部分沖壓應(yīng)用案例，結(jié)合焊裝、總裝數(shù)字化應(yīng)用的經(jīng)驗，開發(fā)一個沖壓專業(yè)數(shù)字化虛擬調(diào)試方法可以提高沖壓工藝的準(zhǔn)確性，加快現(xiàn)場安裝調(diào)試的進(jìn)程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種汽車制造沖壓生產(chǎn)線虛擬調(diào)試方法，它用于沖壓工藝的建立、仿真和驗證，能實現(xiàn)準(zhǔn)確、高效的沖壓工藝部署。

本發(fā)明所述的汽車制造沖壓生產(chǎn)線虛擬調(diào)試方法，包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)沖壓生產(chǎn)線仿真需要，在建模軟件中進(jìn)行壓機(jī)設(shè)備、傳輸設(shè)備和壓機(jī)模具的三維建模；

步驟二、根據(jù)沖壓生產(chǎn)線類型以及沖壓生產(chǎn)線工藝參數(shù)，使用沖壓仿真軟件的壓機(jī)建模模塊完成沖壓生產(chǎn)線線體建模；

步驟三、在沖壓仿真軟件中根據(jù)沖壓生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)定義沖壓生產(chǎn)線各運(yùn)動機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的運(yùn)動規(guī)則，并關(guān)聯(lián)各運(yùn)動機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)所對應(yīng)的運(yùn)動曲線；

步驟四、將建好的壓機(jī)設(shè)備、傳輸設(shè)備和壓機(jī)模具的三維幾何模型關(guān)聯(lián)進(jìn)沖壓仿真軟件，使用沖壓仿真軟件的端拾器庫模塊自定義端拾器的橫桿、轉(zhuǎn)接頭、長桿以及吸盤的型號，完成端拾器的設(shè)計和建模；

步驟五、使用沖壓仿真軟件中的沖壓仿真模塊定義壓機(jī)模具的內(nèi)部運(yùn)動，驗證壓機(jī)模具的內(nèi)部干涉，調(diào)整工藝控制參數(shù)，驗證沖壓生產(chǎn)線設(shè)備運(yùn)動，優(yōu)化運(yùn)動單元軌跡曲線，實現(xiàn)整個沖壓生產(chǎn)線生產(chǎn)過程的仿真和驗證；

步驟六、在TIA PORTAL軟件中完成PLC程序的編程，將所有信號導(dǎo)出為excel文件，并將程序下載至PLC硬件中；

步驟七、將沖壓仿真軟件與PLC硬件連接，通過OPC服務(wù)器存儲PLC程序變量，沖壓仿真軟件讀取OPC服務(wù)器中的PLC程序變量，PLC硬件程序驅(qū)動沖壓仿真軟件中的沖壓設(shè)備，實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)線電氣程序控制邏輯驗證；

步驟八、將優(yōu)化后的運(yùn)動曲線和PLC程序?qū)霙_壓生產(chǎn)線現(xiàn)場設(shè)備，進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試。

所述步驟五具體為：

驗證在沖壓過程中壓機(jī)模具是否存在干涉，如存在潛在風(fēng)險，則執(zhí)行步驟一，重新修改壓機(jī)模具的三維幾何模型并重新導(dǎo)入壓機(jī)模具；

運(yùn)行沖壓生產(chǎn)線仿真，驗證沖壓過程中零件變形對零件上件、下料的影響，如沖壓生產(chǎn)過程中存在干涉，則調(diào)整工藝控制參數(shù)進(jìn)行修正；

運(yùn)行沖壓生產(chǎn)線仿真并觀察運(yùn)動曲線，當(dāng)發(fā)現(xiàn)沖壓線運(yùn)動存在問題或存在潛在風(fēng)險時，則執(zhí)行步驟三，修改運(yùn)動曲線并重新關(guān)聯(lián)運(yùn)動曲線，直至運(yùn)動曲線無問題；

選擇壓機(jī)參數(shù)，包括速度曲線、節(jié)拍，驗證設(shè)計的端拾器在該節(jié)拍下其吸盤吸附力是否能夠滿足要求，如存在潛在風(fēng)險，則執(zhí)行步驟四，重新設(shè)計端拾器并建模。

所述步驟七具體為，所述沖壓仿真軟件連接PLC硬件和搭建OPC服務(wù)器，通過OPC服務(wù)器存儲PLC的程序變量，仿真軟件讀取OPC服務(wù)器中的PLC程序變量，并使用PLC程序驅(qū)動沖壓仿真軟件中的沖壓設(shè)備，當(dāng)發(fā)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)線運(yùn)動信號或邏輯存在問題或存在潛在風(fēng)險時，則執(zhí)行步驟六，修改PLC程序，進(jìn)行調(diào)試直至線體控制邏輯程序沒有問題。

所述建模軟件采用NX或CATIA。

所述沖壓仿真軟件采用PresslineSimulation。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)沖壓設(shè)備、工藝參數(shù)和生產(chǎn)的電氣控制邏輯的全數(shù)字化模擬仿真和驗證，不但避免了沖壓生產(chǎn)調(diào)試過程的工程干涉，還能夠優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)拍和工藝參數(shù)，縮短沖壓生產(chǎn)線調(diào)試投產(chǎn)周期，實現(xiàn)了沖壓工藝向現(xiàn)場生產(chǎn)的快速部署。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示的汽車制造沖壓生產(chǎn)線虛擬調(diào)試方法，是利用數(shù)字化工廠軟件對沖壓工藝生產(chǎn)線生產(chǎn)過程和電氣控制邏輯進(jìn)行模擬，該方法包括以下步驟：

步驟一、根據(jù)沖壓生產(chǎn)線仿真需要，在建模軟件中進(jìn)行壓機(jī)設(shè)備、傳輸設(shè)備和壓機(jī)模具的三維建模，并導(dǎo)入沖壓仿真軟件。

步驟二、根據(jù)沖壓生產(chǎn)線類型以及沖壓生產(chǎn)線工藝參數(shù)，使用沖壓仿真軟件的壓機(jī)建模模塊完成沖壓生產(chǎn)線線體建模。

步驟三、在沖壓仿真軟件中根據(jù)沖壓生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)定義沖壓生產(chǎn)線各運(yùn)動機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的運(yùn)動規(guī)則，并關(guān)聯(lián)各運(yùn)動機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)所對應(yīng)的運(yùn)動曲線。

步驟四、將建好的壓機(jī)設(shè)備、傳輸設(shè)備和壓機(jī)模具的三維幾何模型關(guān)聯(lián)進(jìn)沖壓仿真軟件，使用沖壓仿真軟件的端拾器庫模塊自定義端拾器的橫桿、轉(zhuǎn)接頭、長桿以及吸盤的型號，完成端拾器的設(shè)計和建模。

步驟五、使用沖壓仿真軟件中的沖壓仿真模塊定義壓機(jī)模具的內(nèi)部運(yùn)動，驗證壓機(jī)模具的內(nèi)部干涉，調(diào)整工藝控制參數(shù)，驗證沖壓生產(chǎn)線設(shè)備運(yùn)動，優(yōu)化運(yùn)動單元軌跡曲線，實現(xiàn)整個沖壓生產(chǎn)線生產(chǎn)過程的仿真和驗證；具體為：

驗證在沖壓過程中壓機(jī)模具是否存在干涉，如存在潛在風(fēng)險，則執(zhí)行步驟一，重新修改壓機(jī)模具的三維幾何模型并重新導(dǎo)入壓機(jī)模具。

運(yùn)行沖壓生產(chǎn)線仿真，驗證沖壓過程中零件變形對零件上件、下料的影響，如沖壓生產(chǎn)過程中存在干涉，則調(diào)整工藝控制參數(shù)進(jìn)行修正。

運(yùn)行沖壓生產(chǎn)線仿真并觀察運(yùn)動曲線，當(dāng)發(fā)現(xiàn)沖壓線運(yùn)動存在問題或存在潛在風(fēng)險時，則執(zhí)行步驟三，修改運(yùn)動曲線并重新關(guān)聯(lián)運(yùn)動曲線，直至運(yùn)動曲線無問題。

選擇壓機(jī)參數(shù)，包括速度曲線、節(jié)拍，驗證設(shè)計的端拾器在該節(jié)拍下其吸盤吸附力是否能夠滿足要求，如存在潛在風(fēng)險，則執(zhí)行步驟四，重新設(shè)計端拾器并建模。

步驟六、在TIA PORTAL軟件中完成PLC程序的編程，將所有信號導(dǎo)出為excel文件，并將程序下載至PLC硬件中。

步驟七、將沖壓仿真軟件與PLC硬件連接（通過simbabox硬件鏈接或simatic net通訊，實現(xiàn)信號通訊），通過OPC服務(wù)器存儲PLC程序變量，沖壓仿真軟件讀取OPC服務(wù)器中的PLC程序變量，PLC硬件程序驅(qū)動沖壓仿真軟件中的沖壓設(shè)備，實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)線電氣程序控制邏輯驗證；具體為：

所述沖壓仿真軟件連接PLC硬件和搭建OPC服務(wù)器，通過OPC服務(wù)器存儲PLC的程序變量，仿真軟件讀取OPC服務(wù)器中的PLC程序變量，并使用PLC程序驅(qū)動沖壓仿真軟件中的沖壓設(shè)備，當(dāng)發(fā)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)線運(yùn)動信號或邏輯存在問題或存在潛在風(fēng)險時，則執(zhí)行步驟六，修改PLC程序，進(jìn)行調(diào)試直至線體控制邏輯程序沒有問題。

步驟八、將優(yōu)化后的運(yùn)動曲線和PLC程序?qū)霙_壓生產(chǎn)線現(xiàn)場設(shè)備，進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試。

所述建模軟件采用NX或CATIA。

所述沖壓仿真軟件采用PresslineSimulation。

本發(fā)明在沖壓仿真軟件中進(jìn)行整個沖壓過程的仿真模擬，若電氣邏輯存在問題則在虛擬調(diào)試模塊中進(jìn)行電氣邏輯的修改，或在PLC中修改程序，重復(fù)此步驟直至仿真過程沒有任何問題。將PLC程序、壓機(jī)程序、端拾器軌跡等導(dǎo)入現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。由于在虛擬環(huán)境中已經(jīng)完成了大部分調(diào)試工作，現(xiàn)場還需要消除安裝誤差的影響，相對于傳統(tǒng)方式來說，能夠大大加快現(xiàn)場安裝調(diào)試的速度。

本發(fā)明針對于各種類型的沖壓生產(chǎn)線的仿真，且仿真是基于PLC信號地址的仿真驗證。在其它軟件中完成壓機(jī)運(yùn)行曲線設(shè)計，并導(dǎo)出轉(zhuǎn)換成.curve文件，將之與線體模型中壓機(jī)關(guān)聯(lián)，以其驅(qū)動仿真環(huán)境中的壓機(jī)模型，并將之完善后導(dǎo)出應(yīng)用于現(xiàn)場壓機(jī)運(yùn)行調(diào)試，節(jié)拍優(yōu)化和干涉檢查結(jié)果完全基于現(xiàn)場模型，可直接用于現(xiàn)場調(diào)試。在其它軟件中完成沖壓線線體運(yùn)行電氣控制邏輯的編程，將之導(dǎo)入PLC硬件，與仿真環(huán)境中的線體模型關(guān)聯(lián)，并使用PLC程序驅(qū)動仿真軟件中的沖壓設(shè)備，驗證PLC程序的準(zhǔn)確性，并將之完善后導(dǎo)出應(yīng)用于現(xiàn)場設(shè)備調(diào)試，縮短了現(xiàn)場線體控制邏輯的調(diào)試周期。

Tia Portal是西門子重新定義自動化的概念、平臺以及標(biāo)準(zhǔn)的自動化工具平臺。

CATIA是法國達(dá)索公司的產(chǎn)品開發(fā)旗艦解決方案。作為PLM協(xié)同解決方案的一個重要組成部分，它可以幫助制造廠商設(shè)計他們未來的產(chǎn)品，并支持從項目前階段、具體的設(shè)計、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計流程。

NX（原名：Unigraphics，中譯為優(yōu)集）是一個由西門子PLM軟件開發(fā)，集CAD/CAE/CAM于一體的數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)。NX支持產(chǎn)品開發(fā)的整個過程，從概念（CAID），到設(shè)計（CAD），到分析（CAE），到制造（CAM）的完整流程。

Press Line Simulation（沖壓運(yùn)動仿真軟件），進(jìn)行沖壓線與模具集成模擬分析數(shù)字化平臺。