基于定性仿真的車身概念裝配工藝規(guī)劃與設計決策研究.pdf

1、因為裝配偏差直接影響汽車產品的外觀與功能，所以在汽車產品設計的各個階段越來越多的專家與學者著手研究汽車制造過程中偏差的類型與偏差的累積，并進行相應的偏差分析與控制。概念設計具有信息不完備與參數不確定或者待定性的特點，并且設計域空間大、搜索范圍廣，常規(guī)的數值計算(CATS，VSA，3DCS等)已經無法對概念設計階段尺寸偏差進行仿真分析計算。因為定量的問題思維方式與定量的分析工具已不能完全解決概念設計階段的不確定性與不完備性，所以有必要利用

2、有限信息進行推理的技術，使得在概念設計階段提供大量可行方案進行權衡比較來改善設計的合理性與魯棒性。因為產品的生產制造使用的許多問題本源都是發(fā)生在概念設計階段，所以本文旨在探索定性仿真在車身概念裝配設計階段的應用，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。論文主要的研究內容如下： 本文首先通過多屬性有向圖與定性知識完成車身概念裝配工藝建模。對裝配特征的物理參數通過語義化、符號化和模糊化等方法進行了定性信

3、息提取與表達，實現對信息不完備系統(tǒng)進行形式化描述，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行定性推理來得出有效的結論。車身裝配建模主要完成零件裝配連接關系建模以及關鍵特征的聯系，并將設計要素、目標變量進行邏輯表達；進一步研究了概念設計階段的模塊化裝配設計，并在分析了裝配約束分類的基礎上實現裝配約束建模。在車身裝配過程中，良好的接頭設計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，因此論文詳細分析了接頭類型設計與接頭配置，并介紹了多站點車身裝配偏差傳播模型。其次，著重構建了車身概念裝配設計定性仿真機理，并創(chuàng)建了裝配尺寸鏈的定性仿真函數。裝配定性仿真系統(tǒng)的目標就是創(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)，預測裝配過程中可能的行為。針對概念設計階段的信息不完備性，論文運用裝配工藝指數進行基件的判定，解決了裝配順序的約減；在給定的裝配順序下，對于指定的關鍵裝配特征完成的

5、公差鏈獲取與生成，以及相應的零件參數和特征屬性獲取或者定性表達，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系，即描述反映裝配過程偏差狀態(tài)的裝配函數顯式或隱式表達，通過該定性數學表達式來進行裝配公差分析。裝配定性分析系統(tǒng)就是建立裝配系統(tǒng)的數學邏輯模型或者定性模型以及兩者模型相結合的基礎上，通過計算機的仿真試驗，對裝配系統(tǒng)依據一定的準則，由一個裝配狀態(tài)轉換到另一個狀態(tài)進行描述與分析，并運用良好的接頭搭配設計實現主動車身偏差補

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和模糊知識進行層次性定性仿真來分析和預測偏差流。最后構建了裝配概念設計的定性多屬性決策模型。針對信息不完備性的特點，論文構建了集成裝配順序、接頭配置與公差分配的概念裝配設計優(yōu)化模型，利用多屬性定性分析準則來進行裝配設計早期方案的甄選與評價。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的方案，概念裝配設計決策主要對設計方案進行多屬性決策的定性評價，通過設計師人機交互

7、方式或者系統(tǒng)自動對各屬性的相對重要性的權重進行賦值，對生成方案集進行級別優(yōu)先關系排序從而決策出最佳的裝配系統(tǒng)配置方案。 在上述研究基礎上，構建了車身概念裝配設計原型系統(tǒng)。因為車身結構最終裝配的尺寸偏差不僅與制造質量和零件的接頭類型有關，而且受裝配順序影響，因此整個車身概念裝配設計過程需要逐步地合理地調整與優(yōu)化組合裝配順序、接頭配置與公差分配三個設計因素，使得滿足裝配關鍵產品尺寸的要求以及產品的最終裝配質量要求。在車身裝配概念設計

8、階段利用不完備信息進行定性仿真公差設計，論文構建了面向對象的定性車身裝配公差設計的應用框架，為產品設計人員與工藝設計人員提供一個并行設計的實時交互環(huán)境。綜上所述，本文完成基于多屬性有向圖的概念設計裝配建模，將定性仿真引入到車身裝配設計中，并對車身概念設計階段裝配偏差累積與傳播進行研究。車身概念裝配定性仿真函數的獲取與表達，建立和完善車身概念裝配設計的定性推理機制與定性控制策略以構造基于知識的車身裝配設計系統(tǒng)原型系統(tǒng)。針對概念設計階段的設