多工位薄板件刚性装配尺寸偏差建模与诊断

摘要

薄板件广泛应用于汽车及飞机行业，薄板部件尺寸偏差是产品质量的重要指标之一。尤其在汽车行业，整车密封性、外观及部件装配质量等都与薄板件装配尺寸偏差有紧密联系。控制偏差的传统方法是通过测量并采用多元统计法实现尺寸偏差的分析和偏差源诊断，只能依靠经验，需要花费大量时间，且为后事行为。因此需要开发一套能够准确预测薄板件多工位装配尺寸偏差的模型，并运用此模型快速诊断偏差源。
　　本文以薄板件为研究对象，在分析薄板件主要装配偏差源的基础上，建立了薄板件多工位装配偏差流状态空间模型；利用现代控制理论对偏差源诊断进行了研究，提出了基于面扫描的多工位薄板件装配偏差源诊断方法。基于前人的工作基础，主要研究工作分为以下几点：
　　1）考虑偏差源：夹具偏差和零件偏差
　　零件定位孔和夹具定位销、定位槽等有着不同的尺寸公差，它们之间配合使用存在间隙，并且夹具定位销和零件孔相互配合共同决定薄板件装配偏差，因而有必要把定位销和定位孔、定位槽等配合间隙都考虑进模型。
　　2）基于状态空间法的多工位薄板件装配偏差建模
　　在考虑多工位装配偏差源的基础上，重点分析了夹具偏差、零件定位孔偏差和重定位偏差，利用状态空间法建立了多工位薄板件装配偏差模型，通过MATLAB对装配偏差进行仿真，得到装配偏差的传播规律，计算得到的理论数据和面扫描所得数据进行对比，二者相互验证，验证模型的正确性。
　　3）基于面扫描的装配偏差源诊断方法
　　利用现代控制理论的能观性，研究了多工位装配偏差源诊断模型，分析了上述模型对偏差源完全诊断的缺陷，为此对装配偏差表达进行适当的修改，得到完全诊断的条件。利用面扫描能方便快速诊断出夹具偏差。
　　4）具体装配实例验证偏差模型和诊断模型
　　在偏差模型和诊断模型的基础上，对地板装配样件进行了装配偏差仿真分析和计算，并利用面扫描对装配偏差进行测量。通过诊断模型得到装配夹具偏差，并与三坐标测量值进行比较，验证模型的正确性和有效性。

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目录

1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

1.4本文组织结构

2 基础理论知识

2.1矩阵分析基础

2.2坐标系的定义

2.3系统状态空间法

2.4 本章小结

3 多工位薄板件刚性装配尺寸偏差建模

3.1 关键特征概念

3.2模型的假设条件

3.3 夹具定位布局及连接方式

3.4装配偏差分析

3.5基于状态空间的装配过程建模

3.6本章小结

4 基于面扫描的偏差源诊断方法

4.1偏差源诊断目的和诊断能力分析

4.2不完全诊断系统中可诊断偏差源分析

4.3最小诊断类

4.4基于面扫描的测点布局和诊断方法

4.5装配尺寸偏差诊断模型

4.6 本章小结

5 实例分析

5.1装配零件的简介

5.2测量设备及其主要参数

5.3测量实验数据及其分析

5.4装配偏差状态空间建模

5.5基于MATLAB的装配尺寸偏差仿真

5.6基于面扫描的装配偏差源诊断及分析

5.7本章小结

6 总结与展望

6.1本文工作总结

6.2 工作展望

参考文献

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