車身柔性薄板產(chǎn)品裝配建模及工藝穩(wěn)健設(shè)計(jì)研究.pdf

1、轎車車身尺寸質(zhì)量不僅影響到整車外觀，而且影響到風(fēng)噪聲、關(guān)門力和行駛平穩(wěn)性等使用性能，是吸引顧客、贏得市場的重要因素。隨著汽車制造技術(shù)的不斷發(fā)展，車身制造統(tǒng)計(jì)過程控制已經(jīng)穩(wěn)定到較好的水平，其尺寸質(zhì)量的進(jìn)一步提高依賴于裝配工藝設(shè)計(jì)水平的提高。傳統(tǒng)的車身裝配工藝設(shè)計(jì)主要以工程經(jīng)驗(yàn)為主，并結(jié)合裝配偏差分析軟件進(jìn)行虛擬裝配驗(yàn)證和實(shí)物裝配驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)方案的不斷優(yōu)化。由于在車身制造過程中，存在著零件材料厚度偏差、零件制造偏差、夾具定位偏差等多種

2、影響裝配質(zhì)量的偏差源，如何在設(shè)計(jì)階段保證裝配工藝設(shè)計(jì)方案受外來的各種制造因素影響最小，保證產(chǎn)品制造質(zhì)量的穩(wěn)健性，是當(dāng)前車身裝配工藝設(shè)計(jì)有待解決的問題。
　　 針對上述問題，本文通過考慮車身柔性薄板產(chǎn)品裝配特點(diǎn)，研究車身裝配的工藝穩(wěn)健性設(shè)計(jì)方法。首先研究了考慮材料厚度偏差影響的柔性薄板零件裝配偏差建模方法，然后建立了裝配偏差檢測測點(diǎn)優(yōu)化布置、裝配夾具穩(wěn)健設(shè)計(jì)以及薄板零件公差優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，最后在車身產(chǎn)品裝配工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行了應(yīng)用。本文的

3、主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新成果如下：
　　 1)建立了考慮零件材料厚度偏差等影響的車身柔性薄板產(chǎn)品裝配偏差建模方法車身薄板零件具有柔性易變形特點(diǎn)，通常經(jīng)過夾具定位、焊槍夾緊、焊接裝配、焊槍釋放等工藝過程完成裝配，本文建立了考慮零件材料厚度偏差等多種偏差輸入的柔性薄板零件裝配偏差建模方法。首先分析了車身裝配過程中存在的各種偏差源，然后建立了包含零件材料厚度偏差、零件制造偏差和夾具定位偏差綜合影響的柔性薄板零件裝配偏差建模方法，最后通過裝配

4、案例對裝配偏差模型和偏差影響規(guī)律進(jìn)行研究。車身柔性薄板零件裝配過程建模方法與以零件剛性為基礎(chǔ)的薄板裝配分析相比，考慮了零件的焊接變形和材料材料厚度偏差的影響，具有更高的計(jì)算精度，而且可實(shí)現(xiàn)零件裝配全工藝過程的分析。
　　 2)建立了基于有效獨(dú)立性方法的裝配偏差檢測測點(diǎn)優(yōu)化布置為了進(jìn)行夾具穩(wěn)健性設(shè)計(jì)評價(jià)，以獲得更好的夾具定位方案，建立了基于有效獨(dú)立性方法的裝配偏差檢測測點(diǎn)優(yōu)化布置方法。首先根據(jù)夾具穩(wěn)健設(shè)計(jì)特點(diǎn)，建立了裝配偏差檢測測

5、點(diǎn)布置的基本流程，然后建立了基于有效獨(dú)立性方法的裝配偏差檢測測點(diǎn)優(yōu)化布置方法，最后通過裝配案例介紹了測點(diǎn)設(shè)計(jì)過程和結(jié)果分析。與以往測點(diǎn)優(yōu)化布置方法相比，本文將柔性薄板零件裝配偏差建模和有效獨(dú)立性方法結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)柔性裝配過程偏差檢測測點(diǎn)的優(yōu)化布置，通過從給定的一組反映產(chǎn)品特征信息的測點(diǎn)備選方案中，找出對所有裝配夾具定位敏感度大且相互獨(dú)立性強(qiáng)的測點(diǎn)組合方案作為裝配質(zhì)量評價(jià)，保證了零件裝配整體的穩(wěn)健性。
　　 3)建立了基于支持向量回

6、歸模型的柔性薄板產(chǎn)品裝配夾具穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法裝配夾具是車身薄板零件裝配質(zhì)量的重要保證，本文在考慮制造過程多種偏差源影響基礎(chǔ)上，建立了以裝配質(zhì)量穩(wěn)健性為目標(biāo)的車身裝配夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。首先給出了夾具定位穩(wěn)健設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)表達(dá)，建立了柔性薄板零件裝配夾具穩(wěn)健設(shè)計(jì)流程；然后詳細(xì)論述了夾具穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法，包括夾具設(shè)計(jì)參數(shù)的敏度分析、基于支持向量回歸的裝配夾具響應(yīng)面建模及基于遺傳算法的綜合穩(wěn)健性求解方法：最后通過裝配案例闡述了夾具穩(wěn)健設(shè)計(jì)過程并對穩(wěn)健設(shè)計(jì)結(jié)

7、果進(jìn)行分析。本文提出的夾具穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法，相比較現(xiàn)有研究，考慮了夾具定位方案對多偏差源下的柔性薄板零件裝配質(zhì)量的復(fù)雜影響關(guān)系，并以多區(qū)域裝配質(zhì)量的綜合穩(wěn)健性為夾具設(shè)計(jì)目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)面向不同區(qū)域裝配穩(wěn)健控制要求的夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 4)建立了車身柔性薄板零件公差優(yōu)化設(shè)計(jì)方法零件公差的合理設(shè)計(jì)是車身裝配工藝設(shè)計(jì)中重要組成部分，本文建立了考慮裝配質(zhì)量穩(wěn)健性，并結(jié)合零件制造成本或裝配工序能力控制要求的柔性薄板零件公差優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。首先在

8、對當(dāng)前公差優(yōu)化設(shè)計(jì)方法分析基礎(chǔ)上，建立了柔性薄板零件公差優(yōu)化設(shè)計(jì)流程；然后詳細(xì)論述了薄板零件公差優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括零件公差建模方法和以裝配質(zhì)量穩(wěn)健性為目標(biāo)函數(shù)、制造成本和過程能力指數(shù)為約束函數(shù)的公差設(shè)計(jì)求解；最后通過裝配案例闡述了零件公差設(shè)計(jì)過程并進(jìn)行了結(jié)果分析。本文提出的薄板零件公差設(shè)計(jì)方法，相比較傳統(tǒng)的公差設(shè)計(jì)方法，以零件裝配穩(wěn)健性為目標(biāo)函數(shù)，應(yīng)用制造成本模型和過程能力為約束函數(shù)。
　　 5)車身產(chǎn)品裝配工藝穩(wěn)健設(shè)計(jì)應(yīng)用在車

9、身裝配過程穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法研究基礎(chǔ)上，本文通過對車身尾燈支架和后地板總成裝配工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行了應(yīng)用研究。首先通過對車身產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)的分析，確定了尾燈支架和后地板總成裝配偏差建模分析思路，然后利用前述的設(shè)計(jì)方法分別建立了車身尾燈支架和后地板總成裝配偏差檢測測點(diǎn)、夾具定位設(shè)計(jì)以及零件公差設(shè)計(jì)方案。通過案例應(yīng)用，揭示了如何通過對零件裝配過程分析，進(jìn)行測點(diǎn)優(yōu)化布置、裝配夾具穩(wěn)健設(shè)計(jì)和零件公差優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程，對車身產(chǎn)品裝配工藝設(shè)計(jì)應(yīng)用提供了有效指導(dǎo)。