面向装配系统可靠性分析的车身夹具系统优化设计

为描述多工位车身装配系统的渐进衰退特性,建立了面向车身产品尺寸质量和夹具系统要素的装配系统可靠性模型。结合夹具设计稳定性参数约束,提出了面向白车身装配系统可靠性的车身多工位焊装过程的夹具布局优化方法;在给定夹具布局下构建了定位销制造成本函数,提出多工位夹具定位销磨损率的优化模型并对其进行优化分配。将上述方法应用于侧围装配案例,分析发现优化后装配系统可靠性衰退过程得到较大改善,并有效提升了夹具系统的使用寿命。     

模式相关性分析在车身多偏差源诊断中的研究

针对车身装配过程中多偏差源诊断难题,提出了基于工位间多源检测数据融合分析的多偏差源诊断方法。通过对不同工位、不同设备及检测频次的偏差数据的综合利用与主成分分析的基础上,研究了零部件与总成之间偏差模式的映射方法,实现了上游车身零部件尺寸质量的诊断;根据工装CAD信息等提取夹具失效模式向量,构建各夹具失效模式对车身总偏差的贡献度评价指标,获得了各夹具元件的失效系数,实现了工位内夹具失效的诊断。经案例验证,所提出的诊断方法具有较高的准确性和实用性。     

车身柔性虚拟装配偏差模拟分析

在轿车样车试制阶段,为了减少车身尺寸功能评估周期和降低评估成本,引入了车身的虚拟装配.针对功能评估中虚拟装配关键技术,包括装配过程夹具偏差、焊接处理及多工位装配等提出解决方案,实现了在考虑制造偏差、夹具偏差、连接偏差和多工位装配基础上的车身虚拟装配.通过案例论证了提出的虚拟装配方法的可行性.结果表明,该模型的准确度较高,适用于柔性薄板零件的装配偏差分析.     

基于偏差传递的二维多工位装配夹具系统公差可行稳健设计

提出一种基于偏差传递的二维多工位装配夹具系统公差可行稳健设计方法。分析二维多工位装配尺寸偏差传递关系,建立由定位销和零件定位孔(槽)公差引起夹具定位偏差的偏差流状态空间模型。采用数论网格方法对定位销和零件定位孔(槽)公差进行采样,将得到的公差样本代入夹具定位偏差模型,求得夹具定位偏差样本空间,将夹具定位偏差作为状态空间模型的输入偏差,提出基于状态空间模型的二维多工位装配成功率计算方法。继而应用Taguchi正交试验直观分析方法,分析得到影响装配成功率的主要因素即夹具系统定位销副关键公差,运用回归正交组合设计拟合得到二维多工位装配成功率与夹具系统定位销副关键公差的响应面模型。以定位销、零件定位孔(槽)制造成本所构成的装配成本最小化为目标,二维多工位装配成功率为约束,建立二维多工位装配夹具系统定位销和零件定位孔(槽)公差可行稳健设计模型。以汽车车身地板二维三工位装配为例,建立其公差可行稳健设计模型并对该模型进行计算与分析,结果表明在装配成本增幅较小的情况下,采用稳健约束后可显著提高公差设计的可行稳健性。该方法为二维多工位装配夹具系统公差稳健设计提供了一种新途径。     

基于数论网格法(NT-net)的二维多工位装配成功率计算方法与实例

提出一种基于数论网格法(NT-net)的二维多工位装配成功率计算方法。首先分析了数论网格法的偏差,描述了数论网格法产生glp集的原理。然后应用数论网格法对夹具定位偏差进行采样,将其代入二维多工位装配尺寸偏差传递状态空间模型中,计算得到二维多工位装配输出偏差。将计算结果和零件上测点允许偏差进行比较,统计出合格样本数,再将其除以总样本数,计算得到二维多工位装配成功率。最后,以车身地板装配为实例,在构建了车身地板二维三工位装配偏差传递模型基础上,求解其偏差传递矩阵,再运用数论网格法计算其装配成功率,并采用蒙特卡洛模拟法进行了验证和分析,结果表明了该方法的有效性。这为产品二维多工位装配成功率的预测提供了一种新的途径。     

基于SolidWorks面向装配的夹具CAD系统研究

针对机床夹具种类多、无固定设计模型和涉及数据资料多的特点,介绍CAFD开发方法和思路,提出一种基于SolidWorks的二次开发,建立夹具元件数据库和三维图库,在SolidWorks装配环境下交互式生成机床夹具装配体的方法,并阐述了夹具元件三维图库以及夹具三维装配体等生成的关键技术与实施方法。     

基于敏感度分析的多工位薄板装配过程测点优化设计

提出了一种多工位薄板装配过程测点优化设计方法。该方法利用薄板装配偏差流传递的状态空间模型确定优化设计的目标函数,采用遗传算法实现测点在多工位间坐标位置的优化设计。装配过程实验表明,该优化方法显著提高了测量数据对夹具定位偏差反应的敏感度,有助于在夹具定位偏差产生的早期发现问题,避免因夹具定位偏差引起的产品质量缺陷。     

基于虚拟现实的组合夹具组装系统研究

针对计算机辅助组合夹具设计存在的问题,提出了一个基于虚拟现实的组合夹具组装系统。给出了系统的功能模型和体系结构,研究了组合夹具虚拟装配模型、虚拟环境下组合夹具元件的装配定位等关键技术和解决方案。提出了基于多视图的组合夹具虚拟装配模型,该模型便于信息表达和管理,符合虚拟环境的表达和组织原则,解决了元件重复使用问题。提出了基于模糊评判的几何约束自动识别方法,对待装配件与装配基准件的装配特征进行匹配和优化选择,实现装配操作意图的准确捕捉。应用实例表明,原型系统能够很好地支持组合夹具组装设计。     

面向网络的组合夹具虚拟装配技术研究

为了实现网络环境下的组合夹具虚拟装配,构建了具有五层结构的夹具元件层次信息模型,提出了一种基于层次包围盒体树的碰撞检测与装配约束交互匹配的虚拟装配技术。运用二叉树分解法划分模型空间构造层次包围盒,开发了碰撞检测算法,实现了网络环境下夹具元件的干涉检查和穿刺深度计算;通过提取夹具元件功能表面的装配约束特征,交互匹配调整其空间位姿,快速实现元件的精确定位和虚拟装配仿真。开发了组合夹具网络虚拟装配平台,通过实例验证了装配技术的可行性。该方法能满足网络虚拟装配的实时性和交互性要求,为进一步研究组合夹具异地协同组装设计奠定了基础。     

多工位装配过程夹具系统公差和维护综合优化设计

提出一种面向二维多工位装配过程、综合考虑装配夹具系统全寿命周期成本、产品零件孔制造成本和产品质量损失成本的公差和维护综合优化方法。分析多工位装配尺寸偏差传递关系,建立多工位装配过程产品质量损失模型。然后根据4-2-1夹具定位原则,构建考虑夹具磨损过程损失的夹具定位销副偏差统计数字特征模型。继而发展了以夹具系统全寿命周期成本、零件孔制造成本和和产品质量损失成本为装配总成本最小化的定位销公差、零件孔公差与更换周期优化模型。以汽车侧围装配过程为例,分别研究定位销公差、零件孔公差、定位销更换周期、配合间隙、平均磨损率和磨损率方差对装配总成本的影响,并优化设计定位销公差、零件孔公差和定位销更换周期。所提出的综合优化设计方法比采用定位销等公差设计、零件孔等公差设计、定位销与零件孔等公差设计和定周期更换设计的装配总成本分别减少了16.25%、11.31%、39.93%和13.54%。该方法为产品装配夹具系统高质量低成本设计提供了一种新的途径。     

A value-based maintenance optimization method for failure prevention based on reliability modeling of a hybrid assembly system

The effective maintenance policy for the fixtures of the assembly system will guarantee good process capability and product quality to a great extent. Traditional maintenance schedules for the assembly system, such as a constant reliability index as the maintenance trigger, are always based on the fixed maintenance threshold in engineering practice. It always results in down time of the process, unqualified products or the excessive maintenance costs. The aim of this paper is to present a method to optimize the maintenance schedules for a serial-parallel hybrid assembly system. Based on the production chain definition of the hybrid system, a reliability evaluation method by integrating the process performance of the hybrid assembly system and product qualities is proposed. On the basis of the reliability method, a value-based preventive maintenance optimization policy for the fixture components is presented to prevent system failures. Compared with the traditional reliability threshold method for maintenance, the proposed maintenance method generates more value on the premise that the system status and product quality are guaranteed. A case study is used to illustrate the proposed method and validate the effectiveness and advantages.     

薄板装配工艺系统可靠性建模与分析

提出一种计入销/孔(槽)公差面向产品质量的薄板装配工艺系统可靠性建模方法。综合考虑定位销公差、零件孔(槽)公差和定位销磨损量,构建薄板装配偏差统计数字特征模型;分析推导定位销过程磨损模型,探讨装配质量与工艺系统可靠性之间的关系,综合考虑定位销故障率和过程磨损量对工艺系统可靠性的影响,建立工艺系统结构可靠性模型和面向装配质量的可靠性模型,继而形成薄板装配工艺系统可靠性建模方法;以车身侧板装配为例,应用提出的建模方法分析车身侧板装配工艺系统可靠性。结果表明：定位销磨损、夹具布局和销/孔(槽)公差是影响车身侧板装配工艺系统可靠性的重要因素。该方法为薄板装配工艺系统可靠性研究提供了一种新的思路。     

基于多层实例库的组合夹具辅助装配研究

针对计算机辅助夹具设计系统的功能需求,提出了一种组合夹具智能辅助设计的装配模型,建立了基于装配特征的元件库、以典型路径形式存储的典型组件库和包含夹持面域关系信息的典型结构库所构成的多层夹具实例库。采用了分层匹配的方式检索夹具结构、组件和元件,以完成夹具结构的装配过程,提出了一种自顶向下分层匹配的组合夹具智能辅助装配方法。     

基于车辆台车试验用尺寸可调工装的设计开发

为了降低试验成本,提高试验效率,开发了一种台车试验用的尺寸可调工装。将约束系统与车身连接点柔性化,通过调节涉及约束系统模块连接点的安装位置,快速实现与多项目平台车型布置坐标转换。在整车开发初期可提供约束系统匹配的台车试验条件,实现多个车型平台共用一个工装的目的;以某一车型为例,参考其布置参数并调整尺寸可调工装,进行台车100%正面碰撞模拟试验,结合客观评价(ORM)方法,对比安装不同工装台车试验中假人伤害值曲线。结果表明:安装尺寸可调工装的台车试验所获得的假人伤害值曲线与传统的车身固定点加固方法试验有较高的一致性,验证了尺寸可调工装的有效性与可靠性。     

基于Virtools的夹具元件虚拟装配仿真系统研究

首先对基于Virtools的夹具虚拟装配系统的总体设计思想进行了描述,然后通过3DMax平台建造了夹具元件的三维实体模型,在此基础上利用Virtools平台设计了夹具的动态装配,最后实现了夹具装配的虚拟演示．结果表明,该方法具有投资小,开发周期短,交互性好的特点．     

基于线性状态空间模型的多工位尺寸偏差流建模与分析

为了解决在传统多工位制造系统中,描述产品尺寸偏差传递的状态空间模型中的系统矩阵隐式表示且存在着非线性因子的问题,在定义零件坐标系、夹具坐标系以及机床坐标系的基础上,用表面方向矢量、定位方向矢量和尺寸矢量描述零件模型及其偏差传递模型,运用齐次变换方法和矩阵理论给出从零件坐标系到夹具坐标系以及从夹具坐标系到机床坐标系的变换方法,得到描述多工位制造系统中的产品尺寸偏差传递的线性状态空间模型及其显式表示的系统矩阵,解决传统状态空间模型的系统矩阵存在非线性因子的问题,建立产品尺寸偏差与各种偏差源之间的关系,增强传统状态空间模型的可用性,并用实例验证模型的有效性。