车身柔性件装配偏差分析及公差优化
发布时间：2021-06-01 05:23
柔性薄板件是车身的重要组成部分,由于薄板件刚度不足,传统刚性假设的偏差分析方法无法满足柔性件的分析需求。为了提高车身柔性薄板件的装配质量,企业开始致力于柔性件的偏差分析的研究。本文以实习单位“车身柔性件虚拟匹配”项目的某车型前围板下板总成开展柔性件装配偏差分析的研究。首先分析零件装配过程中的影响因素,通过有限元建立装配偏差模型,然后通过3DCS公差仿真软件对有限元模型进行验证,最后对产品进行公差优化分配。本文主要研究工作和成果如下:（1）对车身尺寸质量评价系统进行了介绍,分析柔性薄板件装配偏差的影响因素,主要包括柔性件冲压过程尺寸偏差、焊装夹具定位误差、焊接过程变形及焊装结构导致的误差叠加等,为装配偏差建模提供了依据。本文将针对夹具的定位偏差数据对产品进行装配偏差建模分析。（2）基于焊接装配工艺过程及焊接夹具的定位偏差数据,用Ansys Workbench软件通过对前围板下板总成进行网格划分、添加载荷、边界条件等操作,建立有限元装配偏差静力学和基于热弹塑性理论的热力场模型及求解分析。分析结果表明,工装夹具的定位偏差对零件焊接装配变形有重要的影响,焊点热效应对零件装配偏差的影响可以基本忽...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于影响系数法的蒙特卡罗仿真过程
车身柔性件装配偏差分析及公差优化10件装配偏差研究的发展趋势，引出本课题主要研究的内容。第二章：对于车身焊接过程导致质量缺陷的偏差源影响因素分析，先对冲压件质量进行分析，再对焊接过程中起定位装夹作用的夹具、焊接接头结构及焊接装配形式等偏差源进行了研究。第三章：对载体进行基于有限元的柔性件装配偏差模型建立，对模型提出基于夹具实际测量的定位偏差数据对装配偏差的影响，再通过热力耦合的焊接热变形分析，观察焊接热是否的装配偏差造成影响。第四章：利用计算机辅助公差设计（CAT）技术用3DCS公差分析仿真软件对第三章基于夹具定位偏差数据的有限元分析进行验证，并分析出各公差对装配偏差的贡献度为第五章公差分配优化提供依据。第五章：基于制造成本和质量损失成本的公差优化设计。考虑夹具定位偏差的焊装变形结果作为装配功能性的约束条件，建立基于制造成本和质量损失成本最小的目标函数，并借助Isight软件利用遗传算法对实例公差进行优化设计。并对优化结果进行对比分析。第六章：总结与展望。对全文研究内容及成果进行总结，并对今后工作进行展望，并对全文内容不足之处进行了展望。论文的基本框架如图（1.2）所示：图1.2论文框架图Fig1.1Sturctureofdissertation
车身柔性件装配偏差分析及公差优化12图2.1车身装配偏差影响因素Fig2.1Influencingfactorsofbodyassemblydeviation2.2.1冲压件质量影响冲压件是车身重要组成部分，车身冲压件大致可分为两大类，包括车身外表件与框架结构件。外表件件是指侧围、发动机盖、顶盖、车门外板等这一类具有空间曲面形状的大型零件，要求表面光滑；框架结构件是组成白车身整体框架的主要零件，由于空间设计的要求其结构复杂多样，结构件的质量决定不仅决定车身整体尺寸质量而且对保证车身的结构强度和刚度十分重要。复杂的冲压零件需要配合多种冲压工艺才能完成制造生产。冲压生产工艺可分为冲裁、弯曲、拉伸和翻边和胀形等其他加工工艺。但由于工艺条件、冲压设备、模具设计等因素的影响，零件在冲压过程中难免会产生缺陷问题。各冲压工艺可能产生的缺陷有：1）冲裁：利用冲模使部分材料或工序件与另一部分材料、工件或废料分离；缺陷：毛刺过大、变形、表面划伤、尺寸不符；2）弯曲：利用设备、模具将板料、棒料、管料或型材等发生弯曲变形；缺陷：回弹、扭曲；3）拉伸：通过模具使板料形成开口空心零件或者对开口空心零件增加高度；缺陷：拉裂、起皱、浪波、鼓包、凹坑；
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于灰色粒子群算法的飞机装配公差多目标优化设计[J]. 张岩,莫蓉. 计算机集成制造系统. 2014(08)
[2]基于雅可比旋量理论的公差优化分配[J]. 张为民,李国伟,陈灿. 农业机械学报. 2011(04)
[3]基于小生境和交叉选择算子的改进粒子群优化算法[J]. 池元成,方杰,魏鑫,蔡国飙. 系统仿真学报. 2010(01)
[4]产品设计中的计算机辅助公差分析[J]. 杜华. 核动力工程. 2009(S1)
[5]基于非合作博弈的公差分配优化[J]. 郑丞,金隼,来新民,李余兵. 机械工程学报. 2009(10)
[6]电阻点焊焊装夹具定位点的优化设计[J]. 姜潮,韩旭,钟志华. 机械工程学报. 2009(04)
[7]基于拥挤距离排序的多目标粒子群优化算法及其应用[J]. 李中凯,谭建荣,冯毅雄,方辉. 计算机集成制造系统. 2008(07)
[8]基于多重相关特征质量损失函数的公差优化设计[J]. 彭和平,蒋向前,徐振高,刘晓军. 中国机械工程. 2008(05)
[9]尺寸公差与形位公差混合优化分配[J]. 匡兵,黄美发,钟艳如. 计算机集成制造系统. 2008(02)
[10]美国汽车车体装配与焊接研究现状[J]. 胡仕新. 中国机械工程. 1997(01)
硕士论文
[1]基于时序变动偏差的公差分析及优化[D]. 王诗雅.山东大学 2018
[2]基于仿真分析的宇通商务车车身公差设计研究[D]. 翟京举.吉林大学 2017
[3]基于零件特征及柔性夹具优化的装配偏差分析[D]. 刘建文.湖南大学 2017
[4]基于齐次变换修正矩阵的刚柔混合模型公差分析[D]. 黄贺福.山东大学 2017
[5]白车身零部件尺寸误差分析及公差优化分配[D]. 解刚刚.湖南大学 2016
[6]薄板件多工位装配偏差传递建模与定位基准系统设计评价[D]. 李笑男.吉林大学 2016
[7]车身柔性薄板焊点布置优化技术研究[D]. 马强.吉林大学 2016
[8]基于有限元法的柔性件公差分析[D]. 陈鸿倩.山东大学 2015
[9]车身薄板件焊接变形CAE分析与工艺优化研究[D]. 周玉雷.湖南大学 2015
[10]基于国产某车型的车身尺寸工程应用研究[D]. 王林博.山东大学 2014
本文编号：3209742
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于影响系数法的蒙特卡罗仿真过程
车身柔性件装配偏差分析及公差优化10件装配偏差研究的发展趋势，引出本课题主要研究的内容。第二章：对于车身焊接过程导致质量缺陷的偏差源影响因素分析，先对冲压件质量进行分析，再对焊接过程中起定位装夹作用的夹具、焊接接头结构及焊接装配形式等偏差源进行了研究。第三章：对载体进行基于有限元的柔性件装配偏差模型建立，对模型提出基于夹具实际测量的定位偏差数据对装配偏差的影响，再通过热力耦合的焊接热变形分析，观察焊接热是否的装配偏差造成影响。第四章：利用计算机辅助公差设计（CAT）技术用3DCS公差分析仿真软件对第三章基于夹具定位偏差数据的有限元分析进行验证，并分析出各公差对装配偏差的贡献度为第五章公差分配优化提供依据。第五章：基于制造成本和质量损失成本的公差优化设计。考虑夹具定位偏差的焊装变形结果作为装配功能性的约束条件，建立基于制造成本和质量损失成本最小的目标函数，并借助Isight软件利用遗传算法对实例公差进行优化设计。并对优化结果进行对比分析。第六章：总结与展望。对全文研究内容及成果进行总结，并对今后工作进行展望，并对全文内容不足之处进行了展望。论文的基本框架如图（1.2）所示：图1.2论文框架图Fig1.1Sturctureofdissertation
车身柔性件装配偏差分析及公差优化12图2.1车身装配偏差影响因素Fig2.1Influencingfactorsofbodyassemblydeviation2.2.1冲压件质量影响冲压件是车身重要组成部分，车身冲压件大致可分为两大类，包括车身外表件与框架结构件。外表件件是指侧围、发动机盖、顶盖、车门外板等这一类具有空间曲面形状的大型零件，要求表面光滑；框架结构件是组成白车身整体框架的主要零件，由于空间设计的要求其结构复杂多样，结构件的质量决定不仅决定车身整体尺寸质量而且对保证车身的结构强度和刚度十分重要。复杂的冲压零件需要配合多种冲压工艺才能完成制造生产。冲压生产工艺可分为冲裁、弯曲、拉伸和翻边和胀形等其他加工工艺。但由于工艺条件、冲压设备、模具设计等因素的影响，零件在冲压过程中难免会产生缺陷问题。各冲压工艺可能产生的缺陷有：1）冲裁：利用冲模使部分材料或工序件与另一部分材料、工件或废料分离；缺陷：毛刺过大、变形、表面划伤、尺寸不符；2）弯曲：利用设备、模具将板料、棒料、管料或型材等发生弯曲变形；缺陷：回弹、扭曲；3）拉伸：通过模具使板料形成开口空心零件或者对开口空心零件增加高度；缺陷：拉裂、起皱、浪波、鼓包、凹坑；
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于灰色粒子群算法的飞机装配公差多目标优化设计[J]. 张岩,莫蓉. 计算机集成制造系统. 2014(08)
[2]基于雅可比旋量理论的公差优化分配[J]. 张为民,李国伟,陈灿. 农业机械学报. 2011(04)
[3]基于小生境和交叉选择算子的改进粒子群优化算法[J]. 池元成,方杰,魏鑫,蔡国飙. 系统仿真学报. 2010(01)
[4]产品设计中的计算机辅助公差分析[J]. 杜华. 核动力工程. 2009(S1)
[5]基于非合作博弈的公差分配优化[J]. 郑丞,金隼,来新民,李余兵. 机械工程学报. 2009(10)
[6]电阻点焊焊装夹具定位点的优化设计[J]. 姜潮,韩旭,钟志华. 机械工程学报. 2009(04)
[7]基于拥挤距离排序的多目标粒子群优化算法及其应用[J]. 李中凯,谭建荣,冯毅雄,方辉. 计算机集成制造系统. 2008(07)
[8]基于多重相关特征质量损失函数的公差优化设计[J]. 彭和平,蒋向前,徐振高,刘晓军. 中国机械工程. 2008(05)
[9]尺寸公差与形位公差混合优化分配[J]. 匡兵,黄美发,钟艳如. 计算机集成制造系统. 2008(02)
[10]美国汽车车体装配与焊接研究现状[J]. 胡仕新. 中国机械工程. 1997(01)
硕士论文
[1]基于时序变动偏差的公差分析及优化[D]. 王诗雅.山东大学 2018
[2]基于仿真分析的宇通商务车车身公差设计研究[D]. 翟京举.吉林大学 2017
[3]基于零件特征及柔性夹具优化的装配偏差分析[D]. 刘建文.湖南大学 2017
[4]基于齐次变换修正矩阵的刚柔混合模型公差分析[D]. 黄贺福.山东大学 2017
[5]白车身零部件尺寸误差分析及公差优化分配[D]. 解刚刚.湖南大学 2016
[6]薄板件多工位装配偏差传递建模与定位基准系统设计评价[D]. 李笑男.吉林大学 2016
[7]车身柔性薄板焊点布置优化技术研究[D]. 马强.吉林大学 2016
[8]基于有限元法的柔性件公差分析[D]. 陈鸿倩.山东大学 2015
[9]车身薄板件焊接变形CAE分析与工艺优化研究[D]. 周玉雷.湖南大学 2015
[10]基于国产某车型的车身尺寸工程应用研究[D]. 王林博.山东大学 2014
本文编号：3209742
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