基于焊接回弹的车身公差分配优化

摘要

车身装配质量是评价车型的重要指标，它主要受车身零部件公差的影响，要想提高车身装配质量就要对车身零部件公差进行优化。车身零部件多由柔性薄板件冲压而成，当它们在焊接过程中受到外界或者自身误差的影响时，会产生柔性变形，这些变形在焊接完成后会使车身总成发生焊接回弹，从而影响车身的公差优化。因此，在对车身公差分配优化时，必须要考虑车身的焊接回弹。
　　本研究主要内容包括：⑴在传统公差分析理论基础上，以某车型的前翼子板与前保险杠之间间隙、面差的误差分析为例，提取了影响目标位置的相关零部件模型。利用三维公差分析软件3DCS对相关的零部件按照其在车身中焊装顺序进行了模拟装配，建立了刚性公差分析模型并进行了初步分析。根据刚性分析结果与实际情况的不同，从侧面说明了零部件柔性变形对车身装配质量的影响。⑵针对车身常因自身柔性变形而发生焊接回弹的问题，用实例分析了零件自身误差、夹具定位块数量、定位块位置布置、夹具夹紧力、焊钳焊接力等造成总成最终产生焊接回弹误差的几个主要因素的影响。理论分析了零部件输入误差与总成焊接回弹后最终输出误差的关系，并以门槛梁外板总成为例计算了总成回弹后的最终误差。⑶分别建立公差-制造成本模型和公差-质量总成本模型，介绍了其约束函数的建立依据。将比较容易实现且计算效率较高的萤火虫算法引入到车身公差优化中来，对其进行了适当的改进，从而实现优化精度与全局寻优的兼顾，通过实例验证了该算法在车身公差优化方面的适用性。⑷在前翼子板与前保险杠之间间隙、面差的刚性分析的基础上，对相关零部件在 HyperWorks中进行有限元分析，计算总成焊接回弹后相关位置的柔性变形量，并将该变形量加入到之前的刚性公差分析模型中。分别建立了公差-制造成本模型和公差-制造总成本模型，根据公差敏感系数为公差分配了权重并为优化模型建立约束函数。利用改进的萤火虫算法分别计算这两个模型，将结果分别带入加入柔性变形的公差分析模型中验证，结果显示二者的优化公差都满足装配精度要求，从而证明了约束函数中权重分配的合理性以及公差优化的有效性。并且利用该实例分别从不同角度对这两个优化模型结果进行了比较，证明了公差-质量总成本模型对工厂利益与消费者利益能更好的兼顾。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 公差概述

1.3 研究现状

1.4 本科题研究的目标及内容

1.5 本文总体结构与后续章节安排

第二章 车身公差分配及刚性分析

2.1 车身装配理论基础

2.2 基于3DCS的刚性装配误差分析流程

2.3 本章小结

第三章 车身焊接回弹误差分析

3.1 引言

3.2 车身误差来源

3.3 焊接回弹原因及实例说明

3.4 基于焊接回弹的误差分析

3.5 基于焊接回弹的焊接误差实例分析

3.6 本章小结

第四章 基于车身成本的萤火虫优化算法

4.1 引言

4.2 约束条件

4.3 数学优化函数

4.4 萤火虫算法

4.5 改进的萤火虫算法

4.6 改进的萤火虫算法的实例验证

4.7 本章小结

第五章 基于焊接回弹的公差分配优化实例

5.1 焊接回弹误差分析

5.2 基于焊接回弹的公差优化分配

5.3 公差验证

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 本文创新点

6.3 展望

参考文献

附录

在读期间科研情况

致谢