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汽车滑移门运动过程装配偏差建模与工艺优化设计

作　者: 付建委
导　师: 沈利冰
学　校: 上海交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 汽车滑移门定位装配偏差建模尺寸链优化
分类号: U463.834
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

车身封闭件与车身八大开口的匹配工艺处于装配流程最下游,其匹配质量的优劣不仅显著影响整车密封性和风噪声等车身使用功能,而且影响车型外观和市场竞争力。汽车滑移门在开口大小、运动方式以及安装定位等方面跟汽车常规车门有着很大的不同,影响滑移门与车身的装配偏差和匹配质量受到的因素也不尽相同。本文通过深入分析汽车滑移门的运动方式、与车身连接特点、安装定位方案选定等方面,开展汽车滑移门运动过程装配偏差建模及工艺优化设计的研究,旨在提高汽车滑移门与车身的匹配精度,改善滑移门关闭运动的顺畅性;提高车身设计制造水平。首先,针对汽车滑移门与车身侧围匹配质量要求,分析滑移门闭合时的装配定位状态,根据汽车滑移门的安装特点确定滑移门闭合状态下的定位方案,利用Vis_VSA软件建立某型车滑移门的装配偏差模型;其次,在滑移门运动至三个典型位置时,分析并建立以各导轨与滚轮在C/C和U/D方向上间隙为封闭环的尺寸链模型,建立滑移门运动过程的装配偏差模型。并结合实际公差数据和装配模拟仿真结果,验证基于尺寸链的滑移门运动过程装配偏差建模方法的合理性和正确性;最后,以滑移门运动过程中各导轨与滚轮间隙公差的均匀性为目标,对滑移门运动过程装配偏间隙差进行工艺优化。主要研究工作如下:(1)滑移门闭合时匹配公差分析建模及优化设计滑移门定位方案的选定:分析滑移门闭合时与车身侧围的连接方式和装配特点,按照“3-2-1”定位原则,选定合适的匹配定位点及其控制方向,确定的滑移门装配定位方案。基于Vis_VSA软件的滑移门闭合状态装配偏差建模:利用公差分析软件VSA,建立滑移门与侧围的装配偏差模型,并结合实际数据进行仿真计算,分析装配模型和仿真结果的有效性。(2)滑移门运动过程装配偏差建模建立汽车滑移门运动过程尺寸链模型:在理清装配关系的基础上,以各导轨和滚轮在C/C方向和U/D方向上的间隙为封闭环,建立滑移门在导轨开始位置、中间位置和闭合位置的装配尺寸链。在此过程中,考虑滑移门各支架滚轮与导轨的装配关系,以及各导轨之间几何位置关系,同时考虑相关尺寸公差和几何特征公差以建立合理有效的尺寸链解析式。分析滑移门关门运动过程中各间隙偏差的变化趋势:随着滑移门运动位置的改变,导轨与滚轮间隙偏差的影响因素会有所不同,因此,会造成滑移门装配间隙偏差在运动过程有所变化。利用常用公差分析软件Vis_VSA建立滑移门运动过程中各位置的装配模型,并仿真计算和测量各导轨和滚轮在C/C方向和U/D方向上的间隙偏差6σ值,并与本文尺寸链模型计算结果相对比,验证尺寸链建模的合理性和正确性。(3)滑移门运动过程装配偏差均匀性工艺优化设计汽车滑移门运动过程的装配偏差优化:结合上文对滑移门装配偏差的计算分析结果,寻找影响各位置的各导轨和相应滚轮的C/C向和U/D方向间隙偏差的关键因素,分析其对间隙偏差的影响,并以滑移门运动过程中各导轨与滚轮间隙偏差的均匀性为目标,针对关键尺寸因素完成基于多目标的滑移门装配偏差工艺优化。本文在充分借鉴汽车常规车门相关研究的基础上,重点对汽车滑移门运动过程中装配偏差的尺寸链建模方法进行研究并做出初步工艺优化设计。在研究过程中结合某滑移门车型CAD模型的实际数据做出分析和计算,保证了研究内容的合理性和可靠性。该研究不仅有助于实现汽车滑移门设计制造水平和装配质量的持续改进,而且对于其他类似滑移运动装置的装配或匹配研究也有一定的参考作用。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-13
第一章绪论  13-23
  1.1 前言  13-15
    1.1.1 研究背景  13-15
    1.1.2 研究目的及意义  15
  1.2 国内外常规车门研究现状  15-20
    1.2.1 车门装配匹配质量研究  16-18
    1.2.2 车门运动轻便性研究  18-19
    1.2.3 车门装配偏差分析方法研究  19-20
  1.3 需要解决的问题  20-21
  1.4 本文总体研究思路及主要内容  21-23
第二章汽车滑移门的装配与定位  23-33
  2.1 滑移门装配过程概述  23-24
  2.2 滑移门装配出现的问题  24-27
    2.2.1 滑移门与侧围的匹配问题  24-25
    2.2.2 滑移门在车身上的运动问题  25-27
  2.3 滑移门定位方案的选定  27-32
    2.3.1 汽车常规车门的定位  27-28
    2.3.2 滑移门安装多源偏差影响  28-29
    2.3.3 滑移门定位方案的选定  29-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章滑移门闭合时匹配公差分析建模  33-43
  3.1 滑移门与侧围的匹配评价指标  33-34
  3.2 滑移门匹配公差分析建模  34-41
    3.2.1 滑移门定位基准点和测点的选定  35-39
    3.2.2 滑移门VSA 装配建模  39
    3.2.3 仿真计算结果分析  39-41
  3.3 改进滑移门匹配精度的方法  41-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章滑移门运动过程装配偏差建模  43-78
  4.1 前言  43
  4.2 滑移门装配尺寸链建模和计算方法  43-45
  4.3 基于尺寸链的滑移门运动过程装配偏差建模和计算分析  45-68
    4.3.1 初始位置的装配尺寸链  46-60
    4.3.2 中间位置的装配尺寸链  60-63
    4.3.3 闭合位置的装配尺寸链  63-66
    4.3.4 装配偏差计算的结果分析  66-68
  4.4 尺寸链建模计算结果与VSA 软件模拟结果比较  68-77
  4.5 本章小结  77-78
第五章汽车滑移门运动过程装配偏差均匀性工艺优化  78-86
  5.1 引言  78
  5.2 影响滑移门运动过程装配偏差均匀性的关键因素  78-80
  5.3 滑移门装配偏差均匀性优化的多目标性  80-83
    5.3.1 多目标优化方法  80-81
    5.3.2 滑移门装配偏差均匀性优化目标函数和约束条件  81-83
  5.4 工艺优化过程与结果  83-84
  5.5 本章小结  84-86
第六章总结与展望  86-89
  6.1 主要研究工作和结论  86-88
  6.2 主要创新点  88
  6.3 不足之处以及进一步研究展望  88-89
参考文献  89-92
致谢  92-93
攻读硕士期间发表的论文  93

汽车滑移门运动过程装配偏差建模与工艺优化设计

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