面向冲压自动化行业的云架构产品数字化研发设计仿真平台

企业介绍

济南昊中自动化有限公司，是一家专业研发、设计及生产冲压自动化成套装备的高新技术企业，专注于乘用车冲压工艺的自动化搬运成套设备高端化、智能化、绿色化的嵌入式软件产业化开发及系统集成产业化应用。

公司与上海ABB、上汽、广汽、广州风神、福迪汽车、中国重汽、吉利汽车、小康汽车、长安汽车等知名企业建立良好的合作关系，并成功实现专利产品出口欧美市场，打破国外的技术和市场垄断。

研发到生产，整体环节都要压缩时间

乘用车更新换代速度的加快以及个性化定制需求的增多，要求新车型的研发试制周期越来越短；而作为乘用车生产四大工艺之首的冲压工艺，必然受到更加严苛的质量及周期要求，冲压设备、自动化搬运设备、模具及辅具的制造周期必然缩短，生产线整线调试及迅速投产形成产能也会给出更高的要求。

为了适应客户“越来越快”的市场交付要求，昊中自动化曾在国外三维CAD软件上开发了一款仿真插件，依然未能解决当前的问题，主要卡点如下：

• 异构三维模型数据读取效率低，导致模型处理时间成本高

• 不支持产品技术参数的定义与管理，不支持工业机器人专业数据模型和建模工具的定制，影响专业研发效率和研发质量

• 仿真画面卡顿动作不连贯，精确度和逼真度均不高，严重影响了研发质量。同时，仿真操作过程复杂，导致研发周期被迫延迟

• 国外软件的运营和开发费用太高，且周期较长

仿真软件是伴随冲压自动化成套装备同步交付客户的，不仅解决昊中自动化自己快速仿真、机械手（机器人）轨迹优化的问题，同时也为下游生产商的新产品快速投产，老旧产线节拍提升提供离线技术支撑。所以，锁定“效率”、“成本”两个核心目标，昊中自动化找到国产三维CAD技术硬核厂商华天软件寻找解决方案。

设计仿真，尽早发现潜在设计问题并解决

华天软件与昊中自动化充分研讨后，决定在云架构的皇冠CAD（CrownCAD）平台上，联合研发面向冲压自动化行业的云架构产品数字化研发设计仿真平台，实现机械手轨迹快速优化、端拾器快速搭建以及端拾器与模具的干涉检查等应用，确保数据轻量化快速导入、设计仿真性能和干涉检查等应用效果得到显著提升，同时降低了软件使用成本。

首先，皇冠CAD是华天软件完全自主研发、基于云架构的三维CAD平台，不仅能更好响应客户各种需求，还能提供最优的性价比，大大降低昊中自动化的软件使用成本。

其次，云架构产品数字化研发设计仿真平台提供数据交换、参数化设计、快速动画仿真、模型库等功能。

数据交换：皇冠CAD支持30多种专业CAD数据文件的转换，完全覆盖昊中自动化常用的CAD格式，实现与其它CAD系统之间的数据交流共享，使得不同CAD系统的工程师可以重用模型文件而无需重新制作新模型。

参数化设计：基于参数化设计机制，实现草图、零件、装配、工程图、三维标注等基础功能，支持功能之间的联动。通过参数化设计，实现企业的模型复用，实现设计的自动化、灵活性和高效性。

快速动画仿真：动画运动仿真功能是本次合作的重中之重。但是，昊中自动化的冲压机产品线，整体结构十分复杂，自研部分的零部件模型数量已经达到30万，严重影响模型的浏览和仿真动画的效率。所以，如何让大量级模型数据“轻装上阵”，成为仿真提速的技术卡点。华天软件皇冠CAD的3D轻量化技术沉淀源自36万用户的应用体验，并历经航空航天、轨道交通等高端制造的高标准打磨。通过皇冠CAD的大装配模式，可以轻松实现昊中自动化超30万量级的数模的快速读取，顺畅浏览，大幅提升模型的打开、运算效率，同时又可以保证数字化模型的准确性。

昊中自动化常务副总经理吴振林表示：

“设计完成之后，我们在CrownCAD平台中进行仿真分析以改进和优化结构设计。通过仿真部件之间的干涉、运动曲线、运动模型，还有电机的选型计算是否是对的？这就意味着，我们可以大幅减少了后期的生产过程中发现问题的弥补时间，可以大范围地压缩从设计到生产的过程。”

柔性装配是整个产品线模拟仿真所必需的一个专业功能。针对轻量化模型的柔性装配场景，华天软件又在皇冠CAD平台上进行了适配研发，以保证仿真的专业高效。在设计过程中，柔性装配可以方便地进行局部调整和优化，而不会破坏装配体的整体结构；在进行运动仿真时，柔性装配可以确保装配体中零部件动态模拟和分析的准确性以及可靠性。

昊中自动化是以运动轨迹表的形式进行驱动模型运动，它区别于传统三维软件的驱动形式，需要在皇冠CAD现有的动画仿真功能上，实现动画仿真时对运动轨迹表参数的读取，以及读取后对参数的判定分析。运动轨迹显隐、运动干涉检查等功能，也是动画运动仿真时所需的辅助功能，为此华天软件对多种方案验证可行性，并在研发中与昊中保持良好互动，直到整个产品的交付。

模型库：基于平台的模型库功能，建立昊中自动化数据模型库和业务机理库，便于昊中自动化管理模型、数据(规格、尺寸、属性)、交互行为等，支持昊中自动化工程师根据实际需求进行个性化定制和功能扩展，满足不同场景的研发设计需求。

创造价值增益，借助仿真技术节省时间与成本

谈到新平台的价值收益，昊中自动化总工程师刘赫这样说：

“引进皇冠CAD云架构仿真平台，对我们的产品起到质的提升。在我们产品原有功能基础上，又追加了嵌入式软件，可以实现云架构的虚拟仿真，而且是快速仿真。一方面，皇冠CAD的成本比国外软件降低50%以上；产业链方面，这一应用可以向前延伸到模具制造行业、压机制造行业，向后延伸到使用用户，帮助用户实现快速换装，并迅速开展产业化生产。”

云架构产品数字化研发设计仿真平台已经在昆山某汽车零部件公司、南京某汽车主机厂高速高柔性冲压机器人自动化系统、沈阳某合资汽车主机厂等项目中应用，与原来仿真软件的对比：

设计仿真效率提升81.9%，由原来的17.5小时缩减至3小时

软件运营成本降低49%，由原来的15.6万元减少至8万元