車身柔性薄板件多工位裝配偏差分析及定位優(yōu)化.pdf

1、車身作為轎車的最大總成，一般是由沖壓金屬薄板零件點(diǎn)焊裝配形成。質(zhì)量和制造成本約占整車的40％-60%。典型車身裝配過程是復(fù)雜的多層次體系結(jié)構(gòu)，在該過程中不可避免的會(huì)引入尺寸偏差，從而影響車身制造質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)程。顧客對(duì)產(chǎn)品的評(píng)價(jià)和對(duì)整車性能的主觀認(rèn)識(shí)主要受到車身裝配質(zhì)量的影響，最終體現(xiàn)在汽車產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中。
　　車身精度是車身質(zhì)量的直接表現(xiàn)，而尺寸偏差是車身精度的數(shù)字化反映。提高車身尺寸精度的有效途徑之一是車身尺寸質(zhì)量控制。近年來

2、，國(guó)內(nèi)外學(xué)者就車身金屬薄板裝配的偏差預(yù)測(cè)分析和夾具定位設(shè)計(jì)大多局限于單工位或僅考慮剛性假設(shè)的多工位分析，缺乏同時(shí)考慮零件柔性特性和多工位過程的偏差分析研究。因此，建立用于預(yù)測(cè)的車身柔性薄板件多工位裝配偏差分析模型，以及在模型基礎(chǔ)上進(jìn)行多工位裝配夾具定位點(diǎn)布局優(yōu)化具有重要的意義。
　　本文首先研究了彈性件搭邊對(duì)回彈偏差的影響，為柔性薄板件單工位裝配偏差分析模型選擇合理的接觸類型。結(jié)合基于歐拉變換的偏差分析模型、單位位移響應(yīng)法和單位力

3、響應(yīng)法，建立柔性薄板件單工位裝配偏差分析模型。然后，在單工位模型和提出重定位偏差傳遞模型的基礎(chǔ)上，建立了柔性薄板件多工位裝配偏差分析模型，并利用3DCS軟件和物理試驗(yàn)驗(yàn)證了本文提出的三種理論模型。最后，在車身質(zhì)量統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)類型的基礎(chǔ)上，根據(jù)層次分析法提出了車身綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)目標(biāo)函數(shù)。并結(jié)合提出的改進(jìn)離散二進(jìn)制粒子群算法和計(jì)算機(jī)二次開發(fā)技術(shù)，擬定了一種適用于車身柔性薄板件多工位裝配夾具定位點(diǎn)布局優(yōu)化的通用流程方法，并將該方法應(yīng)用于車身地板裝配

4、實(shí)例。主要的研究工作如下：
　　(1)柔性薄板件單工位裝配偏差分析模型的建立
　　首先，應(yīng)用一維彈簧結(jié)構(gòu)、二維懸臂梁結(jié)構(gòu)和三維薄板結(jié)構(gòu)，研究了彈性件中搭邊重疊對(duì)回彈偏差的影響，并為后續(xù)偏差分析建模選擇合理的接觸類型提供依據(jù)。然后，在分析了實(shí)際車身裝配工藝過程基礎(chǔ)上，研究了基于歐拉變換的偏差分析模型、單位位移響應(yīng)法和單位力響應(yīng)法，提出了柔性薄板件單工位裝配偏差分析模型。
　　(2)柔性薄板件多工位裝配偏差分析模型的建立<

5、br>　　金屬薄板零件在裝配過程中易于變形，并且在多工位裝配中，工件在工位間轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)產(chǎn)生重定位偏差。因此，本文首先在基于歐拉變換的三維偏差分析模型的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出重定位偏差傳遞模型。然后，結(jié)合前文提出的單工位模型，建立了柔性薄板件多工位裝配偏差分析模型。最后，利用3DCS軟件和自制的物理試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)前文提出的柔性薄板件單工位裝配偏差分析模型、重定位偏差傳遞模型和多工位裝配偏差分析模型進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證本文提出模型的準(zhǔn)確性和有效性。
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6、3)柔性薄板件多工位裝配夾具定位點(diǎn)布局優(yōu)化
　　由于多工位裝配質(zhì)量控制需要兼顧全局指標(biāo)和工位內(nèi)指標(biāo)。因此，本文首先在分析車身統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)類型的基礎(chǔ)上，根據(jù)層次分析法提出了車身綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)目標(biāo)函數(shù)。然后，針對(duì)薄板件離散域優(yōu)化搜索特點(diǎn)，提出離散搜索域篩選策略，并對(duì)離散二進(jìn)制粒子群算法進(jìn)行改進(jìn)?？紤]到優(yōu)化效率問題，利用ABAQUS和MATLAB的接口關(guān)系，提出利用計(jì)算機(jī)集群化并行運(yùn)算實(shí)現(xiàn)本文優(yōu)化問題的軟件二次開發(fā)方法。最后，通過某車型地板多