基于定性仿真的車身概念裝配工藝規(guī)劃與設(shè)計(jì)決策研究.pdf

1、因?yàn)檠b配偏差直接影響汽車產(chǎn)品的外觀與功能，所以在汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)階段越來越多的專家與學(xué)者著手研究汽車制造過程中偏差的類型與偏差的累積，并進(jìn)行相應(yīng)的偏差分析與控制。概念設(shè)計(jì)具有信息不完備與參數(shù)不確定或者待定性的特點(diǎn)，并且設(shè)計(jì)域空間大、搜索范圍廣，常規(guī)的數(shù)值計(jì)算(CATS，VSA，3DCS等)已經(jīng)無法對(duì)概念設(shè)計(jì)階段尺寸偏差進(jìn)行仿真分析計(jì)算。因?yàn)槎康膯栴}思維方式與定量的分析工具已不能完全解決概念設(shè)計(jì)階段的不確定性與不完備性，所以有必要利用

2、有限信息進(jìn)行推理的技術(shù)，使得在概念設(shè)計(jì)階段提供大量可行方案進(jìn)行權(quán)衡比較來改善設(shè)計(jì)的合理性與魯棒性。因?yàn)楫a(chǎn)品的生產(chǎn)制造使用的許多問題本源都是發(fā)生在概念設(shè)計(jì)階段，所以本文旨在探索定性仿真在車身概念裝配設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，研究車身裝配的定性公差分析可行性分析以及概念裝配方案的定性多屬性決策。論文主要的研究?jī)?nèi)容如下： 本文首先通過多屬性有向圖與定性知識(shí)完成車身概念裝配工藝建模。對(duì)裝配特征的物理參數(shù)通過語義化、符號(hào)化和模糊化等方法進(jìn)行了定性信

3、息提取與表達(dá)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息不完備系統(tǒng)進(jìn)行形式化描述，定性分析求得影響裝配過程偏差的主要影響因素，建立定性裝配模型進(jìn)行定性推理來得出有效的結(jié)論。車身裝配建模主要完成零件裝配連接關(guān)系建模以及關(guān)鍵特征的聯(lián)系，并將設(shè)計(jì)要素、目標(biāo)變量進(jìn)行邏輯表達(dá)；進(jìn)一步研究了概念設(shè)計(jì)階段的模塊化裝配設(shè)計(jì)，并在分析了裝配約束分類的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)裝配約束建模。在車身裝配過程中，良好的接頭設(shè)計(jì)可以減小甚至消除零部件間的裝配公差的傳播，而且合理的接頭配置方案有助于裝配偏差的減

4、小與裝配過程的穩(wěn)定性，因此論文詳細(xì)分析了接頭類型設(shè)計(jì)與接頭配置，并介紹了多站點(diǎn)車身裝配偏差傳播模型。其次，著重構(gòu)建了車身概念裝配設(shè)計(jì)定性仿真機(jī)理，并創(chuàng)建了裝配尺寸鏈的定性仿真函數(shù)。裝配定性仿真系統(tǒng)的目標(biāo)就是創(chuàng)建一組定性微分方程，定性仿真就是從由裝配公差方程抽象的定性方程出發(fā)，預(yù)測(cè)裝配過程中可能的行為。針對(duì)概念設(shè)計(jì)階段的信息不完備性，論文運(yùn)用裝配工藝指數(shù)進(jìn)行基件的判定，解決了裝配順序的約減；在給定的裝配順序下，對(duì)于指定的關(guān)鍵裝配特征完成的

5、公差鏈獲取與生成，以及相應(yīng)的零件參數(shù)和特征屬性獲取或者定性表達(dá)，利用以上信息描述功能特征與尺寸約束以及幾何約束的定性映射關(guān)系，即描述反映裝配過程偏差狀態(tài)的裝配函數(shù)顯式或隱式表達(dá)，通過該定性數(shù)學(xué)表達(dá)式來進(jìn)行裝配公差分析。裝配定性分析系統(tǒng)就是建立裝配系統(tǒng)的數(shù)學(xué)邏輯模型或者定性模型以及兩者模型相結(jié)合的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)的仿真試驗(yàn)，對(duì)裝配系統(tǒng)依據(jù)一定的準(zhǔn)則，由一個(gè)裝配狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)進(jìn)行描述與分析，并運(yùn)用良好的接頭搭配設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)車身偏差補(bǔ)

6、償。論文建立了車身概念裝配定性仿真流程，通過有限的己知參數(shù)和模糊知識(shí)進(jìn)行層次性定性仿真來分析和預(yù)測(cè)偏差流。最后構(gòu)建了裝配概念設(shè)計(jì)的定性多屬性決策模型。針對(duì)信息不完備性的特點(diǎn)，論文構(gòu)建了集成裝配順序、接頭配置與公差分配的概念裝配設(shè)計(jì)優(yōu)化模型，利用多屬性定性分析準(zhǔn)則來進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)早期方案的甄選與評(píng)價(jià)。車身裝配系統(tǒng)決策分析主要為了在眾多的可行方案中選擇出符合目標(biāo)的方案，概念裝配設(shè)計(jì)決策主要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行多屬性決策的定性評(píng)價(jià)，通過設(shè)計(jì)師人機(jī)交互

7、方式或者系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)各屬性的相對(duì)重要性的權(quán)重進(jìn)行賦值，對(duì)生成方案集進(jìn)行級(jí)別優(yōu)先關(guān)系排序從而決策出最佳的裝配系統(tǒng)配置方案。 在上述研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建了車身概念裝配設(shè)計(jì)原型系統(tǒng)。因?yàn)檐嚿斫Y(jié)構(gòu)最終裝配的尺寸偏差不僅與制造質(zhì)量和零件的接頭類型有關(guān)，而且受裝配順序影響，因此整個(gè)車身概念裝配設(shè)計(jì)過程需要逐步地合理地調(diào)整與優(yōu)化組合裝配順序、接頭配置與公差分配三個(gè)設(shè)計(jì)因素，使得滿足裝配關(guān)鍵產(chǎn)品尺寸的要求以及產(chǎn)品的最終裝配質(zhì)量要求。在車身裝配概念設(shè)計(jì)

8、階段利用不完備信息進(jìn)行定性仿真公差設(shè)計(jì)，論文構(gòu)建了面向?qū)ο蟮亩ㄐ攒嚿硌b配公差設(shè)計(jì)的應(yīng)用框架，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員與工藝設(shè)計(jì)人員提供一個(gè)并行設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)交互環(huán)境。綜上所述，本文完成基于多屬性有向圖的概念設(shè)計(jì)裝配建模，將定性仿真引入到車身裝配設(shè)計(jì)中，并對(duì)車身概念設(shè)計(jì)階段裝配偏差累積與傳播進(jìn)行研究。車身概念裝配定性仿真函數(shù)的獲取與表達(dá)，建立和完善車身概念裝配設(shè)計(jì)的定性推理機(jī)制與定性控制策略以構(gòu)造基于知識(shí)的車身裝配設(shè)計(jì)系統(tǒng)原型系統(tǒng)。針對(duì)概念設(shè)計(jì)階段的設(shè)