虚拟装配在汽车新产品设计开发中的应用

    4.3.4 人机工程

    在装配路径设计中，应充分考虑到人的姿态与疲劳强度，保证其可以在正常姿态、劳动强度适中的前提下完成相应操作。任何违反人机工程要求的操作都是需要严格控制的。

    a．操作安全。零部件应尽量避免具有明显尖角的设计，以保证操作者的安全。如图6所示，零件外边缘具有多出尖角，劳动者在操作过程中极易发生划伤现象。若为了满足某种功能的需要，零件必须具有带有尖角的外形设计时，则需要采取相应的防护措施保证操作者安全。

    图4 装配空间过小造成零件无法安装

    图5 工具的选择要考虑到装配空间

    图6 具有明显尖角的零件易对操作者带来伤害

    b．装配的可视性。即整个操作过程是在人的操作视野范围之内。与之相对应的就是盲操作，即对于操作点看不见的操作。操作人员有可能需要弯腰、弯手臂／手腕等方式来进行装配，每天高频次的重复这些操作，必然对操作人员产生伤害。同时，这种操作也意味着装配的品质是不可控制的，因为装配完成之后无法探测装配是否到位。所以在设计过程中，尽量减少盲操作。

    c．疲劳强度。依据MTM(Methods Time Measurement，方法-时问-测量)的相关规定知，双手低于膝盖，人必须靠身体辅助动作(下蹲或弯腰)来完成，而双手高于肩膀时，则必须伸展大臂，带来作业时间的增加的同时也势必增加操作者的疲劳强度。因此，料架在设计时，保证操作者取放件时的动作范围处于膝盖与肩膀之间。操作者的疲劳强度可依据国际MTM标准进行评价。

    4.3.5 孔位的适合性

    孔位的适合性包括两个方面，一个是孔的大小要合适，另外在紧固过程中要分析定位策略。定位策略设计是否合理，直接关系到零件的装配品质与产品性能。在使用了“正确的零件”和“正确的工具”的前提下，按照“正确的工艺过程”进行操作，如果出现零件无法装配，或者产生零件之间干涉等失效模式，通常都是由于零件定位设计不合理造成的，而避免这种现象最有效的办法就是遵循车身定位基准选择原则——定位基准需从总成、各分总成开始细分到零件，要做到协调统一，确保零件的定位方式是唯一的。

    尤其对于发动机底部左右护板(图7)，这类安装孔位较多的零件，若孔位不合适，易出现无法对齐安装孔或者安装后零部件发生变形的现象。

    图7 子L位的适合性对装配的影响

    4.3.6 可拆卸性

    可拆卸性指的是产品结构拆卸的难易程度，它的提出主要基于两个方面。一方面，可拆卸性设计是产品绿色设计的主要内容之一，当产品达到寿命周期后成为废品时，并不意味着构成产品的所有零部件都达到了其寿命极限。旧产品上的许多零部件是可以回收和重复利用的，特别是贵重的金属材料有很高的回收价值。若在设计初始，能考虑到那些零部件可以回收和重用，并将其设计成可拆卸的即能方便、经济、无损害地从产品中拆卸下来，这样就便于产品报废后对这些零部件进行拆卸回收。

    另一方面，可拆卸性是维修性设计的一个重要因素。在维修过程中，产品是否可以分解成独立的零件对维修作业的完成影响很大。可拆卸性良好的产品便于维修人员拆卸，降低维修难度，方便维修人员完成不同维修任务。拆卸性不好的产品。则会增加维修人员的疲劳程度或维修难度。用户手动拖动即可完成零部件的虚拟拆装过程，并检测虚拟拆装中不同对象之间是否发生了碰撞。

    5 结束语

    从实现虚拟装配的环节、工作流程和工作内容三个方面做了详细的阐述和分析，通过优化装配顺序、装配路径、装配资源来得到最优的装配工艺，提高装配水平，提高产品的合格率。减少产品研发中的实物样机试制次数，防止其对试制物理样机并装配物理样机的过度依赖，有效提高装配建模的质量和速度，降低开发成本，缩短了产品的研发周期，最终提高产品的市场竞争力。