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原文传递柔性薄板件装配偏差建模分析及应用研究

论文题名：	柔性薄板件装配偏差建模分析及应用研究
关键词：	轿车;车身装配;装配偏差;建模分析
摘要：	轿车车身装配是一个复杂的多工位柔性薄板件装配过程。装配过程中的零件偏差、夹具定位偏差等各种偏差影响着车身尺寸偏差。车身尺寸偏差的大小直接影响到整车的使用性能和外观质量，进而影响到市场竞争力，因此各汽车公司对车身装配质量均予以高度重视。利用样车试制对零件匹配进行验证是车身开发周期中的重要阶段。传统的车身尺寸功能评估是在样车制造过程中通过实际零件在检具或夹具上的匹配来评估产品设计和工艺设计。这种功能评估将消耗大量的时间和人力，车身开发成本较高，影响了新车型快速推出。针对上述问题，本文采用数字化匹配代替实际零件匹配，以缩短评估周期和降低成本。首先对传统样车尺寸功能评估流程进行了研究，建立了面向装配偏差评价的柔性件数字化匹配流程与方法；再次，对数字化匹配的两个关键技术：柔性件装配偏差的有限元分析和基于影响系数法的柔性件装配偏差模型进行了研究；最后，利用本文提出的两种虚拟装配仿真方法对某汽车公司车身尾灯支架零件进行了装配偏差分析，验证了两种虚拟偏差仿真方法的可靠性。本文的主要研究工作如下：（1）提出了面向样车试制的柔性件数字化匹配流程与方法基于传统的样车尺寸功能评估流程，并考虑车身柔性薄板装配的特点，本文建立了面向装配偏差评价的柔性件数字化匹配流程与方法，分为零件匹配特征识别与提取、虚拟装配仿真分析以及装配质量评价三个阶段。在整个流程中，通过零件匹配特征识别与提取获得实际零件的测量数据、零件的定位工艺信息和焊接工艺信息，然后通过有限元工具进行零件的虚拟装配分析，最后对装配质量进行评价。（2）采用基于测量数据模型的柔性薄板件装配偏差有限元仿真分析针对柔性件装配过程特点，从装配零件有限元网格划分、装配仿真边界条件施加、装配模型计算及装配仿真结果提取等方面建立了柔性件装配偏差的有限元分析方法。根据装配零件测量数据获取方法，提出了利用零件的理论模型网格和实际零件的测量数据得到实际零件有限元网格模型的方法；并基于多节点约束，建立了柔性件夹具定位模型；在此基础上，研究了装配干涉的模拟方法和焊接装配模拟建模方法。（3）建立了基于影响系数法的柔性件装配偏差模型针对柔性薄板零件的有限元分析法耗时多、效率低的特点，本文介绍了影响系数法建模过程及求解方法，实现了根据零件制造偏差和夹具定位偏差的输入对装配过程的统计分析；然后在影响系数法建模的基础上，建立了包含零件制造偏差和夹具定位偏差影响的装配偏差模型及求解方法，并通过一个装配案例介绍了建模过程和方法。（4）车身零部件装配偏差分析实例应用在柔性件数字化匹配技术研究基础上，将柔性件装配偏差的有限元分析和基于影响系数法的装配偏差模型两种方法应用到某公司车型的尾灯支架的装配分析中。在有限元分析仿真中，利用从白光扫描过来的零件点云数据处理得到有限元网格模型，通过施加边界条件和焊接装配操作等进行装配分析；将影响系数法的装配偏差模型应用于工位1的装配过程分析，输入零件制造偏差和夹具定位偏差得到装配体偏差。两种计算分析结果与实际制造数据均很好的符合，表明了虚拟装配仿真方法能很好的解决薄板零件的装配偏差分析问题。
作者：	张媛媛
专业：	车辆工程
导师：	来新民
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文