数字孪生技术是数字化制造中的一项关键技术,能够依据物理实体实现虚拟模型的数字化运动行为仿真,为自动化生产线的数字化仿真提供了一种解决方法。针对于现阶段国内外学者对自动化生产线的数字孪生技术研究和应用较少的情况下,提出了基于Teamcenter和MCD的自动化生产线数字孪生解决方案。依据自动化生产线的结构及工作方面的特性,同时与数字孪生技术相融合,研究了自动化生产线数字孪生的四维模型及体系结构,以及自动化生产线数字孪生协同设计及控制方法和虚拟仿真试验。首先,依据数字孪生四维模型和体系结构,设计了包含物理层,数字层,孪生模型层以及应用服务层的自动化生产线数字孪生的四维模型,论述了各个层级之间的逻辑关系。其次依据自动化生产线数字孪生的四维模型和系统需求,设计了自动化生产线数字孪生的体系结构,并对自动化生产线数字孪生的实现所需要研究的协同设计,协同控制,虚拟仿真等技术做出了详细的分析和论述。最后论述了自动化生产线数字孪生在实现过程中所运用的统一化管理设计,模型优化设计,模型重用设计,内部仿真设计四种关键技术。其次,依据自动化生产线数字孪生的设计需求,研究了基于Teamcenter和MCD的自动化生产线数字孪生设计方法。首先对基于Teamcenter和MCD的自动化生产线数字孪生协同设计方法进行了研究,建立了自动化生产线数字孪生从工艺需求到虚拟仿真之间的桥梁。其次论述了基于Teamcenter的自动化生产线集成工艺设计方法和基于MCD的自动化生产线数字孪生协同控制方法两个关键技术,实现了数字孪生跨平台之间的设计,打破了以往数字孪生单纯研究MCD建模技术的壁垒。再次,针对自动化生产线数字孪生的虚拟仿真研究,设计了基于MCD的虚拟仿真试验模型。依据该模型,分别在OPC DA,OPC UA,TCP/IP,PLCSIM Adv四种通信协议下,对MCD与PLC数据交换的能力进行了试验研究。结果表明:PLCSIM Adv和TCP/IP协议在数据交互1000循环所需要的时间都能稳定在30ms,与其他协议相比性能更加稳定。故用PLCSIM Adv和TCP/IP分别作为软件在环和硬件在环的通信协议。最后,在Teamcenter与MCD的协同设计环境中,构建了新能源汽车电芯极耳焊接生产线数字孪生模型。通过PLCSIM和S7-1500,结合TIA Portal,MCD,分别构建了软件在环和硬件在环的虚拟仿真试验平台,实现电芯极耳焊接生产线数字孪生虚拟仿真系统。研究结果表明基于Teamcenter和MCD的自动化生产线数字孪生协同设计和虚拟仿真技术能够实现自动化生产线数字孪生体的设计,该方法具有一定的可行性。