涂装生产线三维建模及运动仿真.doc

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1、图 1 某生产线三维工艺方案讨论用模型Fig.1 3D Technology program of a production line摘 要： 从设计院对工厂进行设计的角度， 研究了涂装生产线三维设计的可行性和具体技术方案。 结合具体的项目建立了三维模型库、 并在 SolidWorks 和 3Dmax 中进行了约束装配和场景搭建。 完善了三 维设计的相关流程， 实现了对新设计生产线的快速建模， 关键工艺仿真并制作了工艺动画， 极大 的提高了涂装生产线的三维设计效率。关键词： 涂装； 工艺； 仿真模拟； 三维设计中图分类号： TP391.7文献标识码： Adoi:10.3969/ j .issn

2、.1002-6673.2012.04.0383D Modeling and Motion Simulation of the Coating Production LineCHEN Guang1， DONG Jun2(1.China IPPR International Engineering Corporation ， Beijing 100089， China；2.First Design & Research Institute.MI China ， Bengbu Anhu 233000， China）Abstract： The paper design point of view, f

3、rom the design institute to study the feasibility of three-dimensional design of the coating produc - tion line and technical solutions. Context of the specific project created a 3D model library, and constraints in SolidWorks and 3Dmax, assembly and scene structures. Perfect three-dimensional desig

4、n process to achieve a rapid modeling of the new design of production lines, key process simulation and production process animation, and greatly improves the three-dimensional design efficiency of the coating production line.Key words： coating； process； simulation； 3D design论、 设备选型中的电子样本、 工程分析和动画模拟

5、等各方面发挥越来越重要的作用。可以预见， 目前很多的设计单位开始重视在招投标 阶段的三维演示， 但并没有完全使用三维进行设计， 各 大院所的发展程度参差不齐 ， 国家对于三维 CAD 在设 计领域的发展也没有一个明确的奖惩标准， 研究项目支 持不够， 靠的大多还是企业本身的需求支撑。0 引言随着 3D 技术的成熟， 国内外许多知名公司的产品 设计已经开始以三维设计为主。 无论是对设计师的灵感 发挥， 设计过程中的辅助分析， 还是设计方案的展示和 讨论， 三维设计的优势不言而喻。 同理， 对于工业生产 线设计的三维需求也会来越迫切。 由于涂装线的自动化 程度较高， 又多为非标设备。 本文以涂装生

6、产线为例， 研究工业生产线三维设计的方法和流程。1 三维设计的背景首先在项目的全生命周期过程中， 三维模型的可视 化及可分析模拟的特点， 都为信息化的其它阶段提供了 二维模型无法企及的大量数据， 是制造业进入信息化时 代一个跨越式的发展需求。同时， 无论从企业、 设计院还是设备厂家都已经开 始推广和普及三维设计。 三维设计在设计前期的方案讨从工程项目的整体流程来看， 无论前期的方案讨论、投标， 还是中期的设计交互、 出图， 以及后期的施工服 务、 结算等等， 三维相对于二维都有非常明显的优势。2 软件选型分析目前 ， 在 工业领域使用的 三 维软件主要分为三大 类， 包括配管及工厂设计软件、

7、工业工程及工艺布局软收稿日期： 20120424作者简介： 陈光 （1982-)， 男， 辽宁营口人， 硕士研究生。 主 要研究方向： 三维 CAD、 涂装工艺、 非标设计。图 2 涂装生产线模型分类图Fig.2 Coating production line model classification图 3 涂装线绘制流程图Fig.3 Coating line to draw flowchart图 4 某打磨室模型绘制过程示意图Fig.4 A grinding chamber model rendering process件， 以及三维设计及动画仿真软件（虚拟现实）。（1）配管软件。 配管软件

8、如 CADWorx Plant、PDSOFT、 AutoPDMS 等， 优点是对硬件要求低 ， 显示快捷 ， 同样 可以进行三维的干涉和测距分析 ， 与 AutoCAD 软 件结 合 紧 密 ， 也 可 以 出 明 细表 ， 统 计数量和质量等属 性数 据 。 但管道模型单一 ， 除 了 三 通 、 四 通 、 弯 管 、 泵 阀 等， 我们很少遇到异型的管道， 也不会在管道上冲压凹 槽、 切削倒角、 装配螺钉、 焊接筋板， 当然更不会去计 算管道的受力及疲劳。 所以说笔者认为这种配管软件并 不是完全意义上的三维机械设计软件。（2）物流软件。 物流软件如 EM-plant、Flexsim、Wi

9、tness、 RaLC 等， 这种软件对于设计院来说主要针对工艺表示 的需求， 因为物流是工厂设计中最早使用三维效果的部 分， 也是所谓 “数字化工厂” 的基础。 这些软件通常有 很多的标准块， 它的目的就是如何高速的表示输送和布 局。 对于输送链、 提升机、 机械手、 翻转机、 AGV 等等 在绘制和仿真过程中都高度集成化了。 分析的数据侧重 于物流量、 荷载计算等的研究， 用来优化生产系统和工 艺过程。（3）三维实体软件。 在蓝天 CAD、开思、三维网这一 类专业的论坛上， 有很多人在讨论使用什么样的软件进 行三维生产线和厂房的设计， 一方面是说明目前这种三 维的需求非常的多， 另一方面也

10、说明在国内无论是设计 院还是设备厂商三维工作都处于初级阶段， 有些人甚至 使用 AutoCAD 进行三维的设计。似， 都是先骨架； 再室体； 加玻璃、 百叶、 灯箱； 绘制风机、 电机等外购件和配做件等； 加送排风管和除尘管道；绘制设备基础、 水循环管道； 最后是输送轨道、 小车。同时 ， 参数化一直是 CAD 工作的重点 ， 因 为 参 数 化可以提高设计效率， 减少设计人员的重复劳动， 同时 也就降低了绘图的难度， 设计人员可以把精力更多的放目 前 ，国内主流的三维 CAD 软 件 有 达 索 公 司 的SolidWorks、 PTC 公司的 Pro/ENGINEER、 北京数码大方科技有

11、限公司的 CAXA、 Autodesk 公司的 Inventer 等。3 涂装工艺分解及模型建立绘制不同的生产线有其不同的常用块， 在绘制过程 中不断积累， 最后将其模块化、 系列化是二维转三维必 不可少的工作之一。 现以涂装线为例：涂装线主要的工艺流程大致包括 ： 前处理 、 电泳 、 抛丸、 烘干、 强冷、 刮腻子、 打磨、 喷漆、 流平等。 具 体的模型由输送链、 室体、 风管、 混凝土基础 、 栅板 、 水气 管 道 ， 以及螺旋输送机 、 气水分离器等部件和空 调、 燃烧器等购件组成。 具体细化为六大类， 详细分类 如下图：在具体的三维建模过程中， 以一条涂装线为例， 建 立其各部分

12、室体及输送链 （包括升降支撑、 吊具、 夹具）到设计思路上去。 但随着 CAD 软件的进步 ， 参数化的不断提高， 而且通过更多项目的支持， 效率会更高。画来说， 需要将 Solidworks 模型导成 WRML 文件， 再导入 3DMAX 软件中进行制作 ， 最 后 使 用 Adobe Premiere进行后期合成。5 总结本文关键技术主要采用的是目前主流的三维机械设 计软件 SolidWorks， 针对涂装生产线， 通过对工艺的分 解归纳， 建立零部件库， 再通过已建立的三维零件库 ， 快速生成可以进行讨论和展示的生产线装配图。 对局部 关键工艺及动作实现 三维仿真 ， 同 时 将 模 型

13、 文 件 导 成 JT、 WMRL、 AGES 等 格 式 ， 保 证 了 与 大 部分 客 户 的 软 件接口和导入 3DMAX 进行动画的设计。同时探索了工业生产线的三维设计方法， 规范了流程， 为今后的涂装非标生产线的三维设计奠定了基础 。 该成果还可进一步 结合 BIM （Building Information Mod- eling） 等系统， 进行工厂设计， 物流信息分析、 工艺流 程及设备方案展示等。参考文献：1 王锡春.涂装车间设计手册M.化学工业出版社，2008.2 GB 6514-2008 涂装作业安全规程. 涂漆工艺安全及其通风净化S. 北京：中国标准出版社，2008.3

14、 美国 SolidWorks 公司.SoliWorks 装配体建模M.机械工业出版社，2005.4 刘明雨. 汽车涂装生产线三维仿真技术的研究和 应 用J. 物 流 技 术，2008，3.4 工程分析及动画制作使用三维软件可以很方便的生成所需要的平面图， 并生成材料统计表。 因为不是本文的重点就不详细介绍 了， 主要的工作是根据企业情况对软件进行二次开发 ， 以满足企业的图框要求和绘图习惯 。 SolidWorks 自带有 工程分析的插件 Xpress 和 FloXpress,不过功能相对单一， 因此我们使用 SolidWorks Simulation （原 COSMOSWorks）（上接第

15、149 页） 程序采用三菱 PLC 步进顺控指令编程；在初始状态 S0 中， 如果极板不在最大位置 ， 则要启 动极板电动机正转， 使极板返回最大位置。 当按下启动 按钮， 如果液位等符合启动条件， 则转入下一状态 S20；在状态 S20 中， 接通液阻接触器， 3 秒后， 接通反转接触器， 当到达最小位置或起动电流小到设定值， 串液 阻启动结束， 转入下一状态 S21； 在状态 S21 中要完 成液阻接触器和运行接触器的切换， 同时等待停止按钮 动作， 以转入状态 S22； S22 为软停车状态 ， 完成运 行和液阻接触器的切换。 当极板到达最大位置时， 跳转 到 S0 状态； 急停时跳转到 S0 状态。5 结束语液 阻软启动装置与其它 启 动器相比具有启动电流 小， 结构简单， 操作方便， 成本低等特点， 因此具有较好的市场应用前景。 本装置采用 PLC 进行系统控制，得控制系统的可靠性得到提高。参考文献：1 李明.电机与电力拖动M北京：电子工业出版社，2010使2 王烈准.电气控制与 PLC 应用技术M.北京：机械工业出版社，2010.3 王国海.可编程序控制器及其应用M.北京：中国劳动社会保障出 版社，2007.