白车身装配（Body-in-White，简称BiW）是指汽车制造过程中，将各单件组装在一起，组成汽车基本结构的阶段。焊接、铆接、钎焊、封边等工序是该过程中的典型工序。之后，在总装前需要对白车身进行喷漆处理。

白车身装配过程中可能会面临到的难题是，各单件并不能很好的组装在一起。即使通过模具得到的单件很好的满足了自身公差，但是由于种种原因，各单件也并不能很好的匹配。这种情况下，工程师需要尝试通过调整与装配相关的因素或者是通过更改单件去改善装配结果。即使有了适当的装配知识和相关的经验，也可能需要多次反复试验才能得到有效的解决方案。多次的调整轮次耗费了昂贵的资源，且可能不会很快得到令人满意的结果。

通过本文，读者将了解到意大利丰塔纳集团是如何使用AutoForm Assembly来消除这些试错环节，更快地达到最佳设计，以帮助他们的客户满足所需的上市时间。

目前装配仿真环境

在过去的20年里，单件模拟仿真发展迅速，但是对于装配的分析很少。AutoForm通过市场调研发现当前装配仿真的两个现象：

1.市面上现有的模拟白车身装配的软件质量不高，无法有效地模拟装配过程；

2.市场现在迫切需要一种软件解决方案，以降低成本和缩短新产品的上市时间。

通过与汽车行业的数十家客户的交流，AutoForm了解到，目前市场上的软件解决方案无法提供较高的准确性。因此，当前客户很少使用软件来模拟装配以达到工艺优化的目的。

虽然现有一些软件解决方案允许用户对白车身总成进行分析，但它们的应用主要集中在如何优化焊接质量，和用于评估焊接夹紧力和焊核大小等因素，而且只能基于名义几何体。

然而实际上，零件在成形过程后是个不均匀的料厚，且还有一定的残余应力/应变，而重力和装配工艺本身也会显著影响最终的装配质量。

团队和目标

为了开发和验证一个有效的软件解决方案，AutoForm与丰塔纳集团合作。丰塔纳集团拥有超过65年的铝拼焊板经验，拥有1200多名员工在3个国家的11家工厂工作。他们在工艺设计、模具结构、金属零件冲压和装配处于世界领先地位，尤其在豪华车和跑车行业。他们是包括法拉利、劳斯莱斯、兰博基尼、玛莎拉蒂、阿斯顿马丁、阿尔法罗密欧、捷豹路虎、戴姆勒、福特、奥迪、宝马和大众在内的杰出OEM的战略合作伙伴（来源:https://www.fontana-group.com/en/）。

AutoForm专注于创建一个强大的软件解决方案，而丰塔纳集团提供了他们的市场专业知识、冲压和装配工艺经验，如下图所示。目标是明确的：一同努力创建一个可靠的软件解决方案。它能够处理所有与零件相关的计算，包括约束和装配顺序，就像在焊接工厂里发生的那样。

在丰塔纳进行的合边工序，目前由AutoForm Assembly进行分析

聚焦领域以达到目标

为了创建一个能够模拟与行业相关的工艺过程，以达到理想的精度，AutoForm专注于以下三个方面：

首先，软件必须包含装配工艺所涉及到的所有范围。在白车身焊接和其他装配工序中，不同的部件需要精确的定位和可靠的夹持，这些操作可以通过手工或机器人来完成。软件则必须能够展现关于夹具和其他与装配有关系的工艺相关因素。

其次，软件必须能够将整个范围的零件、工具和夹具结合在一起，以实现装配模拟过程尽可能接近实际。在这个阶段有效的建模对于软件为工厂创造价值是至关重要的，这样才会值得被购买。

最后，必须添加作为当前制造和装配工艺相关的所有技术和流程，为各装配工序进行建模（下图所示）。该软件还必须能够识别回弹、公差叠加、连接顺序、重力、合边影响和部件定位等问题，以便进行完整的虚拟分析。它还必须允许用户尽可能灵活地修改工艺参数、工具体和装配顺序，以优化工艺。

复杂装配部件的仿真

软件解决方案开发策略

在确定目标之后，AutoForm制定了实现这些目标的计划。开发工作分为两个主要阶段：工艺开发和装配验证。

工艺开发

在第一阶段，需要开发软件使其能够模拟真实的零件、工艺和装配。考虑到相关性，软件不仅需要能为冲压件建模，还能为与冲压件连接的其他实体元件建模。这些实体元件都常被应用于现在的汽车车身中，如管子、铸造件、挤压件、复合材料元件等。

为了达到这个目的，需要从简单的零件开始，在软件还不能模拟很复杂的工艺的时候。而初始阶段使用零件名义几何体创建装配模拟分析，当有冲压件的模拟分析结果后再去替换原始数据。使用冲压模拟结果有助于考虑诸如残余应力、变薄、回弹、材料变化、几何修正等因素，从而提供更精确的装配模拟结果。

装配验证

开发过程的第二阶段是将模拟结果与实际装配进行比较。因为AutoForm不开发模具、夹具或生产零件，所以与具有强大冲压和装配背景的公司合作，对实际的零件和总成进行评估就尤为重要。为此，AutoForm与意大利的丰塔纳集团(Fontana Group)合作，工程师们则挑选了目前在他们工厂生产的机盖总成。

机盖总成被放在检测支具上进行检测和扫描，其中最关键的测量区域是前格栅和与翼子板搭接区域，因为搭接的位置是整个装配的重点。

这个过程很复杂，包括三个内板件焊接工序，接着再合边，如图3所示。对于仿真，我们使用了全工序冲压仿真的结果作为输入，而不是名义几何体。

机盖装配过程示意图

结果显示，软件仿真结果与最终装配测量结果相匹配，仿真与实际装配之间的偏差仅在零点几毫米之内。这意味着该软件能够模拟实际的装配特性，并具有很高的准确性。用冲压仿真数据代替名义几何体是保证匹配结果的关键。

在汽车开始生产前进行广泛模拟在汽车研发领域具有巨大的优势。许多工程师在花了无数个小时调整零件设计以获得良好的装配结果后，明白了装配模拟解决方案的必要性。而出于经验试错的方式，即使是在领先的汽车公司的车间，也造成了巨大的资源损失。

使用AutoForm Assembly解决方案，可以有效地模拟和优化新产品以及已经在生产中的零件。软件的灵活性帮助用户进行多次迭代，直到最终满足精度要求，从而能在更短的时间内实现高效的汽车开发和生产过程。

AMTS关注汽车焊装及连接工程，聚焦汽车混合材料的焊接与连接工艺、新能源汽车车身的焊装与连接工程、现代车身黏合解决方案、汽车核心部件的成型焊接工艺、焊装车间质量控制与测试解决方案、焊装车间的环保除尘方案等，助力汽车轻量化及数字制造发展。

AMTS & AHTE South China 2022 深圳国际汽车制造装备与工业装配技术展览会将于2022年10月12-14日登陆深圳国际会展中心（宝安新馆）。

展会同期还将举办汽车车身成型及连接工程发展论坛 Car Body Forming & Joining 。本届论坛吸引了来自冲压、焊装领域的500+行业专家的莅临。大会聚焦冲焊智能制造、 冲焊视觉应用、冲焊质量控制与检测、车身钣金工程信息化解决方案、工业人工智能及大数据分析、白车身激光焊接技术、汽车车身多材料连接工程、智慧工厂规划等新工艺、新设备及新技术， 汇聚知名生产厂商分享成功案例，搭建与来自系统集成商及整车厂工程技术人员共探行业解决方案的商务平台。

图文来源：AutoForm软件解决方案

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展会预告：

· AMTS & AHTE South China 2022

2022年10月12-14日 深圳国际会展中心（宝安新馆）

· 车身工程系列——汽车车身成型及连接工程发展论坛

2022年10月12日 深圳

· AMTS 2023

2023年7月5-8日 上海新国际博览中心

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