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原文传递车身柔性薄板件多工位装配偏差分析及定位优化

论文题名：	车身柔性薄板件多工位装配偏差分析及定位优化
关键词：	车身薄板;偏差模型;多工位装配;优化算法;重定位矩阵;二次开发
摘要：	车身作为轿车的最大总成，一般是由冲压金属薄板零件点焊装配形成。质量和制造成本约占整车的40％-60%。典型车身装配过程是复杂的多层次体系结构，在该过程中不可避免的会引入尺寸偏差，从而影响车身制造质量和生产进程。顾客对产品的评价和对整车性能的主观认识主要受到车身装配质量的影响，最终体现在汽车产品的市场竞争中。　　车身精度是车身质量的直接表现，而尺寸偏差是车身精度的数字化反映。提高车身尺寸精度的有效途径之一是车身尺寸质量控制。近年来，国内外学者就车身金属薄板装配的偏差预测分析和夹具定位设计大多局限于单工位或仅考虑刚性假设的多工位分析，缺乏同时考虑零件柔性特性和多工位过程的偏差分析研究。因此，建立用于预测的车身柔性薄板件多工位装配偏差分析模型，以及在模型基础上进行多工位装配夹具定位点布局优化具有重要的意义。　　本文首先研究了弹性件搭边对回弹偏差的影响，为柔性薄板件单工位装配偏差分析模型选择合理的接触类型。结合基于欧拉变换的偏差分析模型、单位位移响应法和单位力响应法，建立柔性薄板件单工位装配偏差分析模型。然后，在单工位模型和提出重定位偏差传递模型的基础上，建立了柔性薄板件多工位装配偏差分析模型，并利用3DCS软件和物理试验验证了本文提出的三种理论模型。最后，在车身质量统计评价类型的基础上，根据层次分析法提出了车身综合质量评价目标函数。并结合提出的改进离散二进制粒子群算法和计算机二次开发技术，拟定了一种适用于车身柔性薄板件多工位装配夹具定位点布局优化的通用流程方法，并将该方法应用于车身地板装配实例。主要的研究工作如下：　　(1)柔性薄板件单工位装配偏差分析模型的建立　　首先，应用一维弹簧结构、二维悬臂梁结构和三维薄板结构，研究了弹性件中搭边重叠对回弹偏差的影响，并为后续偏差分析建模选择合理的接触类型提供依据。然后，在分析了实际车身装配工艺过程基础上，研究了基于欧拉变换的偏差分析模型、单位位移响应法和单位力响应法，提出了柔性薄板件单工位装配偏差分析模型。　　(2)柔性薄板件多工位装配偏差分析模型的建立　　金属薄板零件在装配过程中易于变形，并且在多工位装配中，工件在工位间转换时会产生重定位偏差。因此，本文首先在基于欧拉变换的三维偏差分析模型的基础上推导出重定位偏差传递模型。然后，结合前文提出的单工位模型，建立了柔性薄板件多工位装配偏差分析模型。最后，利用3DCS软件和自制的物理试验平台对前文提出的柔性薄板件单工位装配偏差分析模型、重定位偏差传递模型和多工位装配偏差分析模型进行验证，验证本文提出模型的准确性和有效性。　　(3)柔性薄板件多工位装配夹具定位点布局优化　　由于多工位装配质量控制需要兼顾全局指标和工位内指标。因此，本文首先在分析车身统计评价类型的基础上，根据层次分析法提出了车身综合质量评价目标函数。然后，针对薄板件离散域优化搜索特点，提出离散搜索域筛选策略，并对离散二进制粒子群算法进行改进。考虑到优化效率问题，利用ABAQUS和MATLAB的接口关系，提出利用计算机集群化并行运算实现本文优化问题的软件二次开发方法。最后，通过某车型地板多工位装配实例的应用和分析，表明本文提出的优化综合流程和提高优化效率途径的有效性。
作者：	李学星
专业：	车辆工程
导师：	邢彦锋;胡敏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海工程技术大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文