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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略,为车身柔性件装配偏差分析提供重要依据。(3)基于计算机辅助公差设计(CAT)技术,用3DCS FEA Compliant Modeler柔性模块对前围板下板总成进行装配仿真分析,通过FEA数据的加载连接、3DCS FEA建模、DTS测量目标的建立、公差添加、蒙特卡洛仿真模拟等过程得出前围板下板的装配偏差仿真结果,与有限元分析结果进行对比,验证了基于夹具定位偏差数据的有限元装配偏差结果的正确性和精确性,3DCS还分析出装配偏差源的贡献度值,为公差优化分配提供依据。(4)基于夹具定位偏差的焊装变形对装配质量影响较大,在公差优化过程中必须考虑焊装变形所产生的影响。针对质量和成本之间的矛盾关系,建立制造成本函数和质量损失函数结合的公差分配优化数学模型,在装配公差优化模型的约束条件中添加焊装变形因素,并使用遗传算法完成公差优化,优化结果表明不仅提高了装配质量,并且使公差总成本得到明显的降低,有效的平衡了车身制造过程中质量与成本的矛盾。