柔性薄板件装配偏差建模及定位方案优化设计

发布时间：2017-10-20 08:40

  本文关键词：柔性薄板件装配偏差建模及定位方案优化设计

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【摘要】：装配质量关乎汽车密封性、风噪声和外观等性能;汽车研制过程耗时长,成本高。如何提高薄板件装配质量和缩短车身研发周期是汽车生产商日益关注的问题。建立有效的装配偏差模型可以预测装配质量,及早发现设计中存在的不足与问题,缩短研发时间。有研究表明,在装配过程中若采用“3-2-1”定位方式,薄板件自重会产生1mm-3mm的平均变形。因此,通常选用“N-2-1”定位原理分析柔性薄板件装配偏差,其中定位点N的大小及位置需要进行合理的设计。本文在前人的工作基础上,主要研究内容如下:(1)单工位柔性薄板件装配偏差建模由于夹具定位偏差对装配质量影响比较大,本文在自由回弹基础上建立夹具定位偏差和装配尺寸偏差间的数学模型,简化传统装配分析过程。并通过平板件和Z型薄板件装配实例,对比三坐标测量仪测量结果与模型仿真分析结果,验证模型的准确性。(2)最大偏差最小情况下夹具定位方案优化夹具数量的多少不仅影响装配质量,还涉及生产成本。因此,在满足装配要求的情况下尽量选择较少的定位点数。为满足设计要求,将装配偏差最大值最小作为夹具定位优化的目标。运用CATIA仿真分析确定最佳定位点数,结合MATLAB和ANSYS采用粒子群优化算法优化各定位点的具体位置。(3)装配误差稳健性分析稳健性设计是从装配偏差稳定性角度对定位位置进行优化。本文以制造偏差和定位偏差为噪声因素,以定位点空间位置为设计变量,设计正交试验进行稳健性优化。
【关键词】：柔性件 装配偏差 建模 优化分析 稳健性
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U466
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 1 绪论15-25
• 1.1 研究背景和研究意义15-16
• 1.1.1 研究背景15-16
• 1.1.2 研究意义16
• 1.2 研究现状16-23
• 1.2.1 薄板件装配偏差建模的研究现状16-20
• 1.2.2 定位方案优化设计的研究现状20-21
• 1.2.3 稳健性设计的研究现状21-23
• 1.3 研究内容及章节安排23-25
• 1.3.1 研究内容23
• 1.3.2 章节安排23-25
• 2 基于自由回弹的柔性薄板件装配偏差建模25-41
• 2.1 引言25
• 2.2 柔性薄板件装配分析25-29
• 2.2.1 柔性薄板件及其装配偏差来源25-26
• 2.2.2 柔性薄板件装配结构选择26-27
• 2.2.3 柔性薄板件装配定位方式27-28
• 2.2.4 柔性薄板件装配过程28-29
• 2.3 基于自由回弹的单工位柔性薄板件装配偏差建模29-37
• 2.3.1 自由回弹29-34
• 2.3.2 夹具定位偏差对柔性件装配偏差的影响34
• 2.3.3 基于自由回弹的柔性件装配偏差建模34-37
• 2.4 实例分析37-40
• 2.4.1 实例描述37
• 2.4.2 求解刚度矩阵37-38
• 2.4.3 仿真结果分析38-40
• 2.5 小结40-41
• 3 实例——三坐标测量机测量装配偏差41-49
• 3.1 引言41
• 3.2 装配零件尺寸及装配过程41-45
• 3.2.1 装配零件尺寸41-42
• 3.2.2 薄板件装配过程42-45
• 3.3 三维坐标测量仪测量45-47
• 3.3.1 三维坐标测量仪45-46
• 3.3.2 三维坐标测量仪测量结果46-47
• 3.4 装配尺寸偏差模型分析47-48
• 3.4.1 刚度矩阵的提取47-48
• 3.4.2 计算结果分析48
• 3.5 小结48-49
• 4 柔性薄板件定位方案优化设计49-62
• 4.1 引言49
• 4.2 最大偏差最小情况下柔性件定位分析49-54
• 4.2.1 定位约束的数学分析49-53
• 4.2.2 柔性件“N21”定位原理53
• 4.2.3 最大偏差量最小的柔性件定位优化模型53-54
• 4.3 带时变权重的粒子群优化算法54-57
• 4.3.1 时变惯性权重54-55
• 4.3.2 粒子群更新55-56
• 4.3.3 优化算法流程56
• 4.3.4 算法终止条件56-57
• 4.4 实例分析57-61
• 4.4.1 实例描述57-58
• 4.4.2 定位点数目的确定58-60
• 4.4.3 定位点位置的优化60-61
• 4.5 小结61-62
• 5 柔性薄板件装配偏差稳健优化设计62-70
• 5.1 引言62
• 5.2 稳健性优化设计原理62-64
• 5.2.1 稳健性优化设计基本概念62
• 5.2.2 稳健性优化设计的特性62-63
• 5.2.3 稳健性优化设计的数学模型63-64
• 5.3 柔性件装配偏差稳健性优化设计64-66
• 5.3.1 实验设计64
• 5.3.2 稳健性评价指标64-65
• 5.3.3 实验设计流程65-66
• 5.4 实例分析66-69
• 5.4.1 实验描述66
• 5.4.2 稳健设计过程66-68
• 5.4.3 结果分析68-69
• 5.5 小结69-70
• 6 总结与展望70-72
• 6.1 总结70
• 6.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 作者简历76

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本文编号：1066311