后地板公差分配及定位孔布局的优化

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车身柔性薄板件的装配质量对汽车的生产制造至关重要,控制装配偏差提高车身装配质量是车企当前急需解决的难题。传统的装配偏差分析方法建立在刚性假设的基础上,不考虑零件装夹变形等影响因素,并不适用于柔性薄板件的偏差分析。为了提高车身装配质量,本文首先对后地板进行3DCS柔性装配偏差分析,然后考虑装夹变形的影响对后地板进行公差分配优化,最后对后地板定位孔布局进行稳健性多目标优化。本文的主要研究内容和成果如下:(1)对车身装配尺寸评价方法进行了探讨,研究了影响车身装配偏差的主要因素,包括薄板件偏差、焊接工具偏差、焊接变形引起的偏差、不同焊接装配结构导致的偏差等,并对柔性薄板件定位理论进行了研究,为3DCS柔性装配偏差分析,公差分配优化以及定位孔布局优化奠定了理论基础。(2)基于3DCS FEA Compliant Modeler柔性模块对后地板进行柔性装配偏差分析。通过DCS模型点的创建、加载FEA数据、边界条件及载荷设置、创建目标尺寸测量、添加零件公差、仿真模拟等过程,得到后地板测点偏差模拟结果及其组成环贡献度值,并将柔性装配模式下的测点偏差值与刚性装配和实际装配的偏差值进行对比,验证了柔性装配偏差分析的有效性和准确性,为公差分配优化和定位孔布局优化提供了更为有效准确的分析验证方法。(3)基于装夹变形对后地板进行公差分配优化。由于后地板柔性装配偏差分析结果尚未达到装配要求,故进一步考虑装夹变形的影响,并进行装夹变形有限元分析,将装夹变形结果添加到公差约束条件中,创建基于制造成本和质量损失成本的公差分配优化数学模型,然后运用NSGA-Ⅱ算法对公差优化模型进行求解,最后利用3DCS柔性装配偏差分析方法对优化结果进行对比验证。结果表明,考虑装夹变形的优化相比于优化前和未考虑装夹变形的优化能大大提高装配质量,且优化后总成本相比优化前降低了12.95%,解决了质量与成本的矛盾。(4)基于6σ稳健性多目标优化技术对后地板定位孔布局进行优化设计。首先建立响应面预测模型,然后以后地板测点偏差最小为目标函数,主副定位孔坐标为设计变量,测点偏差范围为约束条件,在确定性多目标优化的基础上进行6σ稳健性优化设计,确定使车身装配质量有效提高的定位孔布局方案,最后利用3DCS柔性装配偏差分析方法对优化方案进行对比验证,结果表明稳健性优化后的方案能够有效减小装配偏差,提升装配质量,保证较好的稳健性。
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