面向精度控制的车身焊装偏差分析及工艺优化

摘要

随着国民生活水平的提高，汽车已经成为人们日常生活中最为重要的交通工具，国内的汽车市场的需求也越来越大。同时，用户对汽车产品的品质要求也越来越高，这就需要企业不断提高整车的质量与性能。白车身作为整车四大总成之一，其装配质量直接影响整车性能，外观审美、风噪、密封、振动等多方面。因此，研究车身结构、装配工艺、夹具误差等因素对最终装配精度的影响规律，优化车身装配工艺，对于车身制造精度控制具有重要意义。
　　本文首先介绍了VisVSA装配偏差分析方法的理论基础，介绍了使用该方法进行车身偏差分析的基本流程。提出将目标逐层分解优化方法与车身产品多层级尺寸链模型相结合应用到车身公差分析与优化过程中。针对车身尺寸问题，根据车身结构和工艺特性，逐级提取出装配尺寸链，进行偏差分析，验证现行公差与装配方案是否满足精度要求。分析过程中，高装配级的公差分析结果作为低装配级的公差分析目标。以某车型前悬架左右安装点功能尺寸为例，采用所提方法对焊装工艺进行优化，并通过 VisVSA软件进行虚拟焊接装配，分析优化前后装配方案下目标尺寸的偏差分布，验证了所提方法的有效性。
　　同时文章重点分析了夹具误差对车身装配精度的影响。针对夹具误差产生的零件最大投影平面内定位偏差，基于多工位偏差流模型，对夹具定位布局方案进行稳健性分析。以偏差流模型矩阵的F范数作为稳健度指标，并对定位孔布局方案进行优化。该方法被应用到某车型后地板总成定位基准设计案例中，结果表明，在不增加额外成本的情况下，地板总成的装配精度得到了提高。
　　文章最后通过随机有限元技术，针对车身柔性薄板件因夹具误差产生的零件最大投影平面法向上的变形，提出一种焊装定位偏差分析方法。并研究了夹具误差对车身装配偏差的影响，研究结果表明，测点定位偏差受距离其最近的定位点的影响最大，并成正相关关系。通过将随机有限元法与正交试验设计相结合，以夹具误差为噪声，以夹具定位点位置作为可控因素，对零件定位方案进行稳健性设计。该方法在某车型前围板侧板定位基准设计实例中得以验证。

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第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究意义

1.2 尺寸工程学科的发展历史

1.3 国内外研究现状综述

1.4 课题主要研究内容

1.5 本章小结

第2章 基于VisVSA软件的车身三维装配偏差分析

2.1 引言

2.2 偏差传递模型

2.3 蒙特卡洛偏差分析方法

2.4 VisVSA车身三维装配偏差模型建立

2.5 本章小结

第3章 目标逐层分解法在车身公差分析中的应用

3.1引言

3.2目标逐层分解法分析流程

3.3车身结构分析及多层级尺寸链构建

3.4前悬架安装点精度控制案例分析

3.5本章小结

第4章 基于偏差流模型的车身焊装定位稳健性分析及优化

4.1 引言

4.2 多工位装配偏差分析

4.3 定位稳健度分析及优化

4.4实例分析

4.5本章小结

第5章 基于随机有限元法的车身薄板件面外定位偏差控制

5.1 引言

5.2 随机有限元法

5.3 车身件焊接定位偏差分析

5.4 定位点稳健性设计

5.5 本章小结

总结与展望

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录

致谢