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。     

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。     

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。     

车身多工位装配系统可靠性评估与维护策略研究

针对车身多工位装配系统夹具的衰退过程,提出了夹具元件磨损、来料零件偏差以及定位元件配合公差等多因素集成影响下的车身装配系统可靠性评估方法。在给定车身波动阈值条件下,提出了基于可靠性模型的多工位夹具部件的动态维护策略。通过一个四工位薄板件装配案例对所提方法进行了应用验证,为夹具系统维护与车身尺寸质量控制提供了理论指导。     

运动耦合装置在精密装配系统中的应用与分析

针对微硬盘等一类精密电子机械产品的装配过程，通过分析多工位自动化装配系统中影响系统装配精度的主要因素，基于精确运动学约束理论和方法，采用一种具有重复性定位精度高且可互换性好的运动耦合装置，实现系统中基础件传送和多工位定位，并通过误差分析验证了该方法能有效提高系统的装配精度。     

基于产品设计树的钣金产品设计

通过对钣金件产品功能划分和结构分析,阐述了钣金件设计系统的特点和设计方法,建立钣金产品尺寸链、装配链、产品属性链,并建立产品设计树来支持钣金件快速设计.     

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。     

动态多工位车身串并联混合装配系统可靠性评估研究

针对当前车身装配系统可靠性评估体系对偏差因素、可靠性要素间的相关性、过程衰退等方面的评价不完备的问题,对定位销定位偏差源的组成结构、结合来料零件定位孔、槽的尺寸质量和定位销本身定位能力水平的定位销磨损模型进行了研究。分析了系统要素可靠性间的相关性,根据Copula连接函数理论建立了相关性模型;对产品上所有关键产品特性(KPC)点在整体产品尺寸质量可靠性中所占权重进行了分配并建模,基于来料-产出流思想对串并联混合系统进行了简化,最终提出了一种综合考虑各偏差源动态输入的动态多工位车身串并联混合装配系统可靠性评估模型;利用此模型对车身某分总成装配系统进行了制造成本优化分配,并且给出了一套动周期预防性维护策略。研究结果表明:该可靠性模型精确度较高,适用于指导生产制造成本的优化和建立预防性维护策略。     

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。     

不同构型的加工系统中尺寸偏差预测模型与方法

为快速评估不同构型的可重构加工系统中零件的质量,提出了一种基于误差传递模型的尺寸偏差预测方法。利用CAD和CAPP信息,综合各工位中安装误差和加工误差的影响,建立了串联多级加工系统中零件的尺寸偏差在各工作站间传递的系统级模型。给出了采用3-2-1定位方式中夹具误差、基准误差和随机误差源的关系式。基于偏差传递模型,以加工过程随机参数为输入,采用蒙特卡罗仿真方法得到零件的尺寸偏差。通过实例验证了预测方法的有效性。     

基于多级基准坐标系的车身偏差诊断方法研究

针对车身多工位装配中的尺寸偏差诊断问题,在整车装配树的多层级结构基础上,构建不同层级子基准坐标系,提出多级基准坐标系下的零部件尺寸判异方法,以及故障工位识别方法,通过对整车尺寸偏差数据挖掘实现多工位装配中的故障源诊断。文中借鉴针对在线测量的大样本数据下的2 mm工程稳定性分析模式,尝试建立针对整车三坐标检测高精度数据下的偏差诊断分析模式,以补足和完善尺寸控制的分析流程方法。     

面向精度提升与工艺改进的容差分配多目标模型融合方法

在现代机械产品装配容差优化过程中,多以简单加权求和的方式构建多目标容差优化模型,求解效果较差且与装配现场的适用性不强。鉴于此,以装配精度提升与工艺改进为目标导向,首先,考虑配合误差引起的零件上不同关键特征间的位姿变动,构建装配误差传递累积模型与协调尺寸链,精准预测装配误差与多装配体间的协调误差;其次,结合各制造环节误差数据与装配精度累积数据,分别建立加工成本、质量损失、修配成本3个单目标优化模型,并以此提出可避免容差数据优化失衡与优化方向偏离的多目标模型权重参数分配方法,构建多目标容差优化分配模型;最后,采用加速粒子群算法求解得到面向工艺性能提升的各组成环误差数值。以某型航天器分段式机翼对接装配优化为例,在改进产品定位装夹方式之前,机翼对接外形阶差与修配成本分别降低94.68%与83.49%;在使用外形卡板定位后,通过优化使上述两项装配指标分别降低11.21%与8.50%,有效地保障了产品型面装配精度与对接协调质量。     

一种白车身多工位装配偏差源诊断方法

针对白车身多工位装配偏差源耦合复杂,诊断困难的问题,提出一种新的多工位装配偏差源诊断方法。基于多工位装配偏差流传递的状态空间模型,将连续的装配过程以检测站为节点分解成不同的装配模块;引入"两种质量诊断理论",通过对比分析装配模块的计算机仿真装配偏差和实际装配偏差,获取装配模块"分质量",将偏差源定位到具体模块,降低状态空间模型状态变量维数,实现偏差源的快速诊断。最后通过实例验证了方法的有效性。     

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.     

基于误差流理论的多工位装配过程质量稳定性

为适应质量控制对象由产品转向过程的趋势,对多工位装配过程中的质量稳定性问题进行研究。将多工位装配过程视为一维离散时变系统,采用状态空间方程对其进行建模,模型中的系统矩阵包含了装配过程中的物理结构信息。通过对比理想状态和实际情况下的模型,得到装配过程的误差流模型。在此基础上,根据有界输入有界输出(BIBO)稳定性的概念,通过分析过程误差流模型可得到判断过程是否质量稳定的判定条件,并进一步提出衡量质量稳定性优劣的指标—稳定度这一新概念。以汽车白车身装配过程中一个三工位薄壁件装配为例,对所提出的判据和稳定度概念进行仿真验证。     

飞机机身壁板件装配偏差分析建模

飞机机身主要由多块壁板件构成,其装配质量直接影响飞机整体性能。装配偏差模型是保证装配质量的理论工具,但对壁板件装配偏差建模的研究还不够完善。针对某型飞机壁板件串并联装配的工艺特点,考虑零件制造偏差和夹具定位偏差,利用确定性分析法分析零件刚性定位偏差,结合影响系数法及超元刚度理论进行柔性偏差分析,建立单工位下飞机壁板件串并联装配偏差模型,并分别进行偏差模型计算和装配变形仿真,通过两者结果对比验证了本偏差模型的有效性。     

基于改进粒子群算法的多工位装配序列规划

针对现有单工位装配序列规划结果难以满足工位需求的问题,提出一种基于改进粒子群算法的多工位装配序列规划方法。建立多工位装配模型来描述零部件的几何信息及其与工位的关系;用装配序列可行性、装配方向一致性、装配聚合性及工位间平衡性4个评价指标构建适应度函数。为解决一般粒子群算法易陷入局部最优解的问题,对惯性权重进行了改进,提出粒子相似度和相似度阈值的概念,并通过相似度阈值控制粒子的变异,提高了算法的全局搜索能力。以某型发动机为装配实例,验证了改进粒子群算法应用于多工位装配序列规划的可行性;同时将该算法和遗传算法、一般粒子群算法进行比较,证明了该算法的优越性。     

基于网络截集的装配生产线瓶颈识别模型

针对飞机装配生产线设计阶段现有的瓶颈识别方法存在的不足,提出了基于网络截集的装配生产线瓶颈识别模型。以最大流最小截理论为基础对装配生产线瓶颈进行了定义;通过分析工位顺序和工位间的关联关系,建立了包含工位和装配任务关系的有向装配网络模型,将装配生产线上的工位分为装配起点、装配终点和装配中间点三部分进行描述;构造装配有向网络的邻接矩阵,建立了装配生产线瓶颈识别数学模型。以一个7个工位装配生产线瓶颈识别为例,讨论了所提方法的应用过程,并与同类方法相比,说明了方法的有效性。     

曲轴箱立卧复合式多工位组合机床设计

分析曲轴箱加工特点,设计一种立卧复合式多工位组合机床。该组合机床采用液压回转工作台,上设6个工位,几个工位可同时加工,同时又能装卸工件。整个加工过程只需装夹定位一次,可减少因装夹定位不一致造成的误差,使得加工产品的尺寸更加精确、质量更优,可节省生产成本,提高加工效率。     

面向装配精度的航空发动机转子零件选配优化

针对航空发动机转子零件选配问题,考虑装配要求和零件实物的差异性,提出一种面向止口—螺栓连接结构的转子零件选配优化方法,基于每个转子零件连接面的实测尺寸误差和形位误差数据,建立了单个转子零件误差模型;根据结合面之间的装配关系,建立了多级转子组件装配误差传递模型,提出综合考虑装配体同轴度和垂直度的零件选配优化模型,采用NS...