車身柔性薄板產品裝配建模及工藝穩(wěn)健設計研究.pdf

1、轎車車身尺寸質量不僅影響到整車外觀，而且影響到風噪聲、關門力和行駛平穩(wěn)性等使用性能，是吸引顧客、贏得市場的重要因素。隨著汽車制造技術的不斷發(fā)展，車身制造統(tǒng)計過程控制已經穩(wěn)定到較好的水平，其尺寸質量的進一步提高依賴于裝配工藝設計水平的提高。傳統(tǒng)的車身裝配工藝設計主要以工程經驗為主，并結合裝配偏差分析軟件進行虛擬裝配驗證和實物裝配驗證，實現工藝設計方案的不斷優(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、影響裝配質量的偏差源，如何在設計階段保證裝配工藝設計方案受外來的各種制造因素影響最小，保證產品制造質量的穩(wěn)健性，是當前車身裝配工藝設計有待解決的問題。
　　 針對上述問題，本文通過考慮車身柔性薄板產品裝配特點，研究車身裝配的工藝穩(wěn)健性設計方法。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優(yōu)化布置、裝配夾具穩(wěn)健設計以及薄板零件公差優(yōu)化設計方法，最后在車身產品裝配工藝設計進行了應用。本文的

3、主要研究內容和創(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品裝配偏差建模方法車身薄板零件具有柔性易變形特點，通常經過夾具定位、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，具有更高的計算精度，而且可實現零件裝配全工藝過程的分析。
　　 2)建立了基于有效獨立性方法的裝配偏差檢測測點優(yōu)化布置為了進行夾具穩(wěn)健性設計評價，以獲得更好的夾具定位方案，建立了基于有效獨立性方法的裝配偏差檢測測點優(yōu)化布置方法。首先根據夾具穩(wěn)健設計特點，建立了裝配偏差檢測測

5、點布置的基本流程，然后建立了基于有效獨立性方法的裝配偏差檢測測點優(yōu)化布置方法，最后通過裝配案例介紹了測點設計過程和結果分析。與以往測點優(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立性方法結合起來實現柔性裝配過程偏差檢測測點的優(yōu)化布置，通過從給定的一組反映產品特征信息的測點備選方案中，找出對所有裝配夾具定位敏感度大且相互獨立性強的測點組合方案作為裝配質量評價，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品裝配夾具穩(wěn)健設計方法裝配夾具是車身薄板零件裝配質量的重要保證，本文在考慮制造過程多種偏差源影響基礎上，建立了以裝配質量穩(wěn)健性為目標的車身裝配夾具優(yōu)化設計方法。首先給出了夾具定位穩(wěn)健設計的數學表達，建立了柔性薄板零件裝配夾具穩(wěn)健設計流程；然后詳細論述了夾具穩(wěn)健設計方法，包括夾具設計參數的敏度分析、基于支持向量回歸的裝配夾具響應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)健設計過程并對穩(wěn)健設計結

7、果進行分析。本文提出的夾具穩(wěn)健設計方法，相比較現有研究，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量的復雜影響關系，并以多區(qū)域裝配質量的綜合穩(wěn)健性為夾具設計目標，從而實現面向不同區(qū)域裝配穩(wěn)健控制要求的夾具優(yōu)化設計。
　　 4)建立了車身柔性薄板零件公差優(yōu)化設計方法零件公差的合理設計是車身裝配工藝設計中重要組成部分，本文建立了考慮裝配質量穩(wěn)健性，并結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)化設計方法。首先在

8、對當前公差優(yōu)化設計方法分析基礎上，建立了柔性薄板零件公差優(yōu)化設計流程；然后詳細論述了薄板零件公差優(yōu)化設計方法，包括零件公差建模方法和以裝配質量穩(wěn)健性為目標函數、制造成本和過程能力指數為約束函數的公差設計求解；最后通過裝配案例闡述了零件公差設計過程并進行了結果分析。本文提出的薄板零件公差設計方法，相比較傳統(tǒng)的公差設計方法，以零件裝配穩(wěn)健性為目標函數，應用制造成本模型和過程能力為約束函數。
　　 5)車身產品裝配工藝穩(wěn)健設計應用在車

9、身裝配過程穩(wěn)健設計方法研究基礎上，本文通過對車身尾燈支架和后地板總成裝配工藝設計進行了應用研究。首先通過對車身產品裝配結構的分析，確定了尾燈支架和后地板總成裝配偏差建模分析思路，然后利用前述的設計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、夾具定位設計以及零件公差設計方案。通過案例應用，揭示了如何通過對零件裝配過程分析，進行測點優(yōu)化布置、裝配夾具穩(wěn)健設計和零件公差優(yōu)化設計的過程，對車身產品裝配工藝設計應用提供了有效指導。