逆向工程与快速成型应用技术

胡柏林

-/先进制造与自动化

逆向工程也称为反向工程或反求工程，就是将实物重新转变为CAD模型相关的数字化技术、几何模型重构技术的总称。快速成型技术，又称3D打印技术、增材制造技术，可以从三维数字模型直接获得实体模型或零件，改变了传统的以机械加工和模具加工为主的产品制造方式。 该技术就是通过激光扫描仪对样品（尤其是复杂曲面及没有原始尺寸的零件）进行逆向工程扫描获取数据，再对数据进行加工和三维几何建模来获得CAD模型，可直接应用于快速成型技术，能够加工传统方法难以制造的零件，降低产品开发周期，加快了产品创新速度，在工业模型、医疗辅助、零配件等领域应用。激光扫描仪采用的是加拿大creaform公司的EXAscan设备，该设备扫描速度为25000测量/秒，精度能达到50μm。

一种智能吸振器

龚毓铭

-/先进制造与自动化

一、课题来源与背景车身吸振器是解决车身轰鸣问题的常用手段，在合资车型里有广泛应用，现在自主品牌车也在逐步应用该技术，主要组成是质量块（提供质量）和橡胶（提供阻尼和刚度），此结构主要存在的缺陷是：1、要根据不同频率匹配吸振器的频率，开发周期长，模具成本高；2、频率固定，处理问题单一，在问题频率范围外还会产生反效果；3、质量重、空间要求大、成本高。二、技术原理及性能指标1、在普通阻尼器的基础上增加可控电磁力从而起到调频的作用。根据实车的振动频率，进行电磁力的调整，进而达到调整频率的作用。继而满足一阻尼器多用的功能；2、通过加速度传感器实施调控阻尼器的频率，而加速度传感器可以实时监控部件的振动情况，达到智能控制的功能；3、通过电磁结构能够施加外力，可以在更小质量的情况下达到同样的频率和效果。三、技术的创造性与先进性1、在阻尼器上施加可控电磁力以控制阻尼器的频率；2、实时监控车身安装点振动频率，通过电控单元达到实时变频的功能，使得动态过程中每个时刻都能起到减振的作用；3、满足同样功能的情况下，结构能够更小巧，质量更轻。四、技术应用该技术适用所有车型，但由于成本以及控制方面研究不够深入，尚处于初期阶段，但因为其智能化、轻量化的属性，所以具有极高的开发潜力。

一种声学环境试验室

龚毓铭

-/先进制造与自动化

随着整车NVH性能的提升，动力总成噪声、路噪和风噪等噪声问题已经得到了比较好的控制，而异响（BSR）问题就被凸显出来，严重影响车辆的品质和客户满意度，因而BSR异响问题也逐渐成为国内各大主机厂关注焦点。一直以来，国内自主研发和生产方面缺乏完整的整车级异响检测体系和测试工具，异响问题成为提高整车质量的一个瓶颈。为了实现BSR异响试验开发，该声学环境试验室具有如下创新点；1、一室两腔结构，将声学环境试验室设计为两个腔体，水平布置，四立柱声学仓与环境仓分开,避免相互影响2、采用三重门结构，试验有一个保温门，一个隔声门，两仓之间采用隔声保温门隔开,既保证两仓各自的性能,又能快速移车,满足试验需求3、两仓共用一套风机及空调控制系统,既可减少成本,又可实现节能降噪4、两个腔体一大一小，高低温仓腔体相对小，有利于节约能源，声学仓腔体相对大，有利于保证声学要求5、高低温仓不带内房隔振系统，声学仓可带内房隔振系统，也可不带内房隔振系统，两个仓体既成一体，也相互独立6、同一外房，两个内房结构，保证了试验仓内本底噪声要求，同时又避免两个仓相互影响。7、三重门为内外对开结构，外房门为隔声门结构，高低温仓内房为保温门结构，声仓内房门为隔声门结构，两仓之间采用隔声保温门斗。该技术应用正在应用于上汽通用五菱汽车股份有限公司NVH试验室建设当中，预计2019年下半年该声学环境试验室将投入使用。

一种降低风噪的发动机罩

龚毓铭

-/先进制造与自动化

目前汽车发动机罩的外形设计很少考虑车内噪声的品质，通过对发动机罩进行风噪分析和设计，有较大空间可以减低风噪；发动机罩的外形对于整车风噪来说至关重要。侧风窗和前风挡是舱内噪声的主要来源，发动机罩作为前挡风玻璃和侧风窗的上游部件，其外形对前挡风和侧风窗附件的流动有着非常重要的影响。为了降低整车车内的风噪声，发动机罩盖按照以下三方面进行设计；1、两侧上轮廓线上提，中部下沉，在气流流动方向上，发动机罩处形成槽状，减少气流从落水槽和A柱分流到侧风窗，降低侧风窗处声源；2、发动机罩后缘有上翘角，使气流平缓过渡到前风挡玻璃，以降低气流流经前风挡的气压，减少气流分离到侧风窗；3、提高落水槽处翼子板的高度，以阻碍此处的落水槽溢流。通过对发动机罩进行外形设计，结合目前先进的风噪仿真和风洞试验方法，验证发罩设计对于风噪的影响，极大提高了整车的风噪性能，提高了乘员舱内的舒适性，进而提升整车驾乘品质。该技术应用在宝骏530改制车型上，进过路试和多个工程师的主观评价，风噪声明显得到1.5dB(A)降低。目前这样的技术也在逐渐推广到其他车型上。该技术在应用时，需要和主导造型工程师解释清楚。汽车外观造型按照这个方向进行设计，对与降低整车风噪声是有利的。

一种同步举升装置

龚毓铭

-/先进制造与自动化

汽车焊装线常用的同步举升机构是举升气缸、齿条同步举升机构固定在底板上，举升气缸、齿条同步举升机构顶端分别通过螺栓与纵梁相连接，齿条同步举升机构含水平齿条、竖直齿条和三联齿轮。举升气缸驱动纵梁做升降运动，并通过齿轮齿条啮合来克服气缸间由于气源先后动作的时差带来的运行距离差值来保证升降的同步。但该机构对齿轮、齿条的加工精度要求高，制造周期长，加工难度大，安装调试难度大，升降速度受气缸气流限制，且举升机构在最高点位置时会受气缸气压的稳定性影响而会自动下降。技术原理：凸轮同步升降机构由升降台、升降动力组件、升降导向组件、维修安全托架、升降到位检测、底座等组成。升降动力组件包括驱动电机、减速机、十字万向联轴器、凸轮摆臂，减速机一与驱动电机直接连接，减速机一和减速机二安装在高精度的底座上，四组凸轮摆臂机构直接安装在减速机侧面出轴上，减速机一与减速机二通过十字万向联轴器传递动力，保证了两个减速机出轴的同步转动。设备工作时，维修安全托架放下；维修时，维修安全托架撑起，保证设备在断电状态下维修维护的安全。技术创新性及先进性：1、驱动电机通过变频器控制升降速度，速度可控性好；2、工作台上升下降到位后，电机抱闸，保持工作台的停止位置不变；3、升降的同步性好；4、控制原理简单，控制系统成本低；5、升降速度快，生产效率高；6、升降运动稳定性高；7、结构简单，便于维护；8、采用结构简单的机械摆臂机构，对灰尘和焊渣不敏感；9、运动轨迹简单；10、零件易于加工，且精度易于控制，加工周期短。技术成熟度，适用范围及安全性：该装置已经在N111系列、CN100系列、CN200、GP50等车型的补焊线上应用，并取得了良好的效果。

一种模块化定位夹具及定位夹具组件

龚毓铭

-/先进制造与自动化

技术铰链式定位夹具是一种在汽车工装中普遍使用的工装形式，其原理是利用铰链式结构得到较大的夹具打开角度，以实现对工件的夹紧和定位。目前广泛使用的铰链式夹紧机构普遍存在对活动部件防护不足、标准化程度差等问题。技术原理：本机构在不影响夹具打开角度、夹紧力等应用参数及不增加夹具厚度的情况下，满足了对夹具主要活动部件的防尘设计要求，并通过对连接板、铰链、防尘罩、气缸安装座等部件的标准化，达到了缩短夹具的设计及加工周期的目的。使用时，由压头，铰链，连接板，气缸安装座，防尘罩组成的模块化组件通过连接板与夹具非标部分进行安装，另可根据气缸行程的不同选择防尘罩延长罩，并根据产品要求不同修改压头的长度、形状、钻孔位置等参数，以增加安装压头、限位块等部件满足不同的夹紧要求。标准夹具模块外部由防尘罩覆盖，活动铰链及气缸活塞杆被防尘罩保护，可以有效遮挡焊渣，防止夹具被焊钳等设备碰撞。技术创新性及先进性：1、该设计结构简单，便于加工和制造，维修方便。2、安装方便，防尘罩对气缸等主要运动部件进行了有效的保护，延长了夹具的使用寿命3、结构小巧，稳定性强，可应用于后续项目的推广。4、气动控制，安全便捷，满足高节拍生产要求。5、模块化设计，设计周期短，效率高，设计难度降低6、标准模块可在全部设计完成前就进入加工阶段，加工周期短7、标准化设计的零部件可由专业供应商进行批量化加工，加工成本低，质量优8、铰链式结构设计，夹具打开角度大，可满足各种复杂的使用环境，适用性强技术成熟度，适用范围及安全性：该结构很好的保护了夹具的活动部件，延长了夹具、气缸的使用寿命，并由于实现了标准化设计，缩短了设计及加工周期，批量化生产也降低了工装成本。该机构多个项目中得到广泛应用，应用效果良好。

一种滑撬精确定位装置

龚毓铭

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目前输送滚床主要是通过接近开关控制滑橇的减速、到位停止。由于接近开关会受周围温度、相邻传感器磁性的影响，检测精度低，对滑橇的重复定位精度低，难于满足生产线对滑橇停止位的精度要求。技术原理：滑橇在运动过程中，滑橇定位销收缩，辊床定位销保持伸长，保证滚床的固定。滑撬通过检测开关检测到滑撬减速到位后停止，辊床定位销收缩，滚床可在导轨上滑动，在滚床上方的滑橇可在Y向微调，同时滚床的驱动电机抱闸松开，滚床上方的滑橇可在X向上微调，滑橇定位销上升，对滑橇进行定位。通过两套定位孔和定位销配合实现滑橇在X、Y两个方向上的重复定位精度，其定位精度达到±0.2mm以内。焊接完成后，滑橇定位销收缩，滚床定位销插入底座上的定位孔，锁住滚床主体，保证滑橇输送的平稳。滚轮导向组件可对滑橇进行自动导向，防止滑橇偏移，保证了滑橇输送的稳定。技术创新性及先进性：1、滑橇的定位精度高，其精度为±0.2mm；2、滚床床身可浮动，对滚床的安装直线度精度要求降低，且避免了滑橇在工位间运输时卡滞；3、结构简单、紧凑，便于安装调试；4、控制原理简单，控制系统成本低；5、后期维护、维修成本低。技术成熟度，适用范围及安全性：该定位装置已经用在CN100系列、N300系列、GP50系列等车型的公共补焊线上应用，效果良好。

一种高柔性焊接拼台

龚毓铭

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技术随着市场对车型需求的多样化，对生产的响应速度的要求也越来越高，柔性生产线的应用越来越广泛，为满足多种车型共用，工装也要求实现多车型共用、快速切换，以满足生产要求。本技术将多面体切换与工装整体方案相结合，设计出一种新的工装切换设备。技术原理：本方案其整体由多面体工装与底座两部分组成。其中多面体工装的切换转轴，通过旋转转轴至不同角度，满足定位工装切换要求。如4个车型柔性的应用实例中，旋转角度为90度，以实现4种车型的共用。多面体工装作为一个整体安装在切换底座上，通过定位销实现与固定底座的联接与定位，Z向放置在滚轮及导向轮上。车型切换时，多面体工装能作为一个整体脱离底座，放至转移小车，切换时由于滚轮及导向轮的滚动摩擦力很小，切换轻松。技术创新性及先进性：1、理论上可实现无限种车型的柔性共用，柔性好2、单一工装内4种车型的切换只需要旋转转轴即可实现，切换迅速3、只有超出4种车型后才需要对工装进行整体切换，减小了切换频次4、固定底座与上部切换工装之间采用定位销定位，定位精度高技术成熟度，适用范围及安全性：此设计自2016年起已成功应用在上汽通用五菱多条顶盖焊接生产线中，技术成熟可靠；经生产验证解决了了生产线的柔性问题，大大缩短了车型切换的时间。

一种多轴自动焊接装置

龚毓铭

-/先进制造与自动化

汽车总拼焊装线在处理侧围裙边与下车体相接的焊点时，采取的方式一般分为人工焊接和自动焊接两种。随着现代化工厂的劳动生产率越来越高，对劳动保护、人机工程的越来越重视，传统的人工焊接方式渐渐被机械化的自动焊接机构所取代。在这中间，汽车裙边自动焊机构又先后出现了固定式单点自动焊、滑移式多点自动焊等不同的焊接方式。目前，滑移式多点自动焊在裙边焊接区域应用得最为普遍，它的优点是单台设备可以实现的焊点多（设备的利用率大大提高），设备成本相对较低，能够通过程序连续的焊接裙边区域的焊点，间隔时间短，生产效率高。技术原理：本装置用伺服电机控制驱动，滚珠丝杠传动机构传动，直线导轨导向，运转平稳可靠，变压器和焊枪集成在一套装置上，用空冷电缆进行连接，减少电缆的运动量。采用拖链方式布置管线，机构滑动时管线不会与机构（及其气控、电控开关）干涉。由于在XYZ三个方向各有一套直线运动系统，使得该装置可以在XYZ三个方向自由运动，能实现焊点不在一个平面内的焊接，同时通过PLC编程，实现与主线的总控制信号连接，同时满足多种车型切换的焊接控制要求。另外，缩短变压器与焊接位置的距离，使得整个传输过程中电流损耗减小，可以节约能源、提高焊点质量；整个机构，取消了大部分转接铜板，节约材料、简化设计、消减安全隐患、更有效的利用空间。在控制方面，进一步完善了起止位行程开关加原点复位传感器相结合的多点采样反馈系统，使得整个运动单元无论在哪个位置突然停止（断电或急停），都能自动实现复位和重启。另外，为了解决多车型焊点位置不同和同一车型焊点位置不同的问题，同时提高焊接效率和设备的使用率，还可以改进为多轴双（多）焊钳的自动焊装置。技术创新性及先进性：1、结构简单，日常保养和维修简单方便，维修周期短。2、可以实现多车型的柔性切换3、合理利用场地占用空间小。4、制造成本低廉，便于广泛使用。5、后期维护、维修，备品备件等成本低廉。6、采用模块化、系统化、集成设计，结构紧凑7、能实现焊点不在一个平面内的焊接，效率高8、可以集成多把焊钳，解决了狭窄空间施焊难的问题技术成熟度，适用范围及安全性：该装置已在CN200&GP60下车体焊接线进行应用，取得了良好的效果，不仅提高了自动化率，保证了焊点质量的稳定性，同时解决了狭窄空间施焊难的问题。由于该装置具有较高的柔性，不仅用于焊接CN200车型，同时也可以进行GP60车型的焊接，提高了设备的使用率，同时为未来导入更多车型提供了可能性。