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原文传递基于点云成型的车身虚拟装配偏差分析

论文题名：	基于点云成型的车身虚拟装配偏差分析
关键词：	功能性评估;逆向工程;简化成型;蒙特卡罗;车身装配;点云成型;偏差分析
摘要：	功能性评估(Functional Evaluation，简称FE），是一个反复分析和决定的过程，它根据功能需求，通过工程过程来调整工程技术规范。汽车白车身功能性评估是用生产的工装样件，在检具和夹具上拼装分总成和整车，以尺寸公差系统为原则，以图纸、技术文件的要求（包括基准，公差，测点，工艺等信息）为基本标准，认证先期尺寸工程工作内容和最终产品尺寸可接受性的过程。但是目前各汽车制造企业中的现场功能性评估工作劳动强度大、评估的周期长、对现场环境要求苛刻、人工拼装和检具夹具的使用使出现的问题复杂化、占用现场场地等等，都是亟需解决的问题。本文提出了实现虚拟功能性评估的可行性方法，这是一个综合了逆向工程、装配公差分析等方法的虚拟过程。应用目前发展较为成熟的扫描技术于车身试产零件，可以得到非常精确的反映真实零件状态的扫描点云。反求过程中，综合考虑零件拼装时的受力情况，其表面的大部分加强筋和其他附属物品可以简化不必成型；用于虚拟功能型评估中的零件反求曲面质量，不追求其曲面曲率变化连续或者更高阶数连续，只要不引起在后续有限元分析中因形状奇异而导致的应力集中即可，即做到一般逆向工程软件都可以达到的切线连续；反求过程中，自动提取点云外轮廓边界和手工提取内边界相结合，把需要成型的“关键部位”划分出来，做到最简单快速分割点云；对于零件关键部位——基准和一些关键面，成型时则需要控制其精度，扫描仪精度高时，可以直接用型面设计控制精度的四分之一作为最后成型精度。把基于统计意义的蒙特卡罗方法应用于装配公差分析中，当仿真次数达到一定程度时，仿真结果趋于稳定，文中对某车前后门及其开关内饰分总成的装配公差分析计算结果表明，一般的设计装配公差的范围比仿真的结果大，而其名义值均低于仿真结果，当用传统的设计装配公差作为拼装后测量检查标准时，就比较容易出现不合格零件装配蒙混过关的情况；与此同时，用现代的公差分析商业软件——UG 中的Quick Stack 模块进行仿真装配公差分析，不仅可以得到装配后的公差名义值和公差范围，还可以得到影响该尺寸的前三个零件的主要尺寸，为找到出现超差问题的根源提供了有力的参考。本文遵循车身现场功能性评估的途径方法，提出了实现虚拟功能性评估的可行方法，免去了现场评估中检查零件交样、人工反复拼装的工作，无需任何检具、夹具、测量及拼装设备，节约了拼装测量的场地和这个过程所需的很大一部分时间，减少了一系列人工评估所导致的人为误差，提出了更贴合实际的装配公差仿真计算标准，对实现现代化的汽车车身质量控制，有一定的现实意义。
作者：	李敏兰
专业：	车辆工程
导师：	张卫刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文