高速列車側(cè)墻裝配偏差建模及夾具穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、側(cè)墻是高速列車車體重要的承載部件，由數(shù)個(gè)大型中空鋁型材零件在多個(gè)工位上裝配而成。夾具偏差、零件制造偏差在裝配過程中傳遞、累積，最終形成側(cè)墻最終的尺寸偏差，其大小直接影響車體裝配質(zhì)量和運(yùn)營性能，如使用壽命、行車安全等，受到企業(yè)的高度重視。傳統(tǒng)基于剛性假設(shè)的裝配偏差模型為分析側(cè)墻裝配尺寸偏差問題提供了一種有效的方法，但由于鋁合金型材零件裝配的特殊性，基于剛體假設(shè)的裝配偏差建模方法難以準(zhǔn)確模擬側(cè)墻的裝配過程。因此研究柔性薄板的裝配偏差建模及裝

2、配夾具的穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法，是實(shí)現(xiàn)側(cè)墻尺寸精度控制與質(zhì)量提升的關(guān)鍵。
　　本文首先介紹了側(cè)墻的結(jié)構(gòu)及裝配工藝流程，通過對(duì)側(cè)墻尺寸檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法分析，總結(jié)了目前側(cè)墻裝配過程中存在的質(zhì)量問題；其次，針對(duì)側(cè)墻裝配工藝特點(diǎn)，提出了剛?cè)狁詈系难b配偏差仿真分析方法，建立了側(cè)墻夾具因素與裝配偏差的影響關(guān)系模型，并開發(fā)相應(yīng)的計(jì)算程序；進(jìn)一步在偏差模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合多元設(shè)計(jì)變量和質(zhì)量指標(biāo)的提取，提出了面向側(cè)墻質(zhì)量穩(wěn)定性的裝配夾具穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了夾具定

3、位方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后，通過CRH3列車車體側(cè)墻的實(shí)際案例分析，驗(yàn)證了所提出的偏差仿真模型及夾具穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法的有效性。
　　本文的主要內(nèi)容如下：
　?。?）高速列車側(cè)墻裝配工藝流程與質(zhì)量分析
　　針對(duì)側(cè)墻裝配工藝的特點(diǎn)，首先介紹了側(cè)墻的結(jié)構(gòu)及其分類，詳細(xì)說明了側(cè)墻的性能要求及裝配工藝流程。進(jìn)而分析了側(cè)墻裝配夾具定位的特點(diǎn)，通過對(duì)夾具定位的合理性簡(jiǎn)化，提出了側(cè)墻反向裝配和正向裝配的定位方案。最后，結(jié)合側(cè)墻的尺寸偏差檢測(cè)與

4、質(zhì)量評(píng)價(jià)分析，總結(jié)了目前裝配過程中存在的尺寸質(zhì)量問題與潛在的偏差源因素。
　?。?）基于剛?cè)狁詈戏治龅膫?cè)墻裝配偏差仿真建模
　　針對(duì)高速列車側(cè)墻鋁合金型材的裝配特點(diǎn)，提出了基于剛?cè)狁詈戏治龅膫?cè)墻裝配偏差建模方法，并開發(fā)了基于MATLAB的裝配偏差建模的計(jì)算程序。在裝配偏差建模的過程中，采用確定性算法計(jì)算側(cè)墻在“3-2-1”定位方案下的裝配偏差，進(jìn)一步利用影響系數(shù)法分析側(cè)墻過定位條件下的夾具因素對(duì)裝配偏差的影響，經(jīng)耦合疊加后得

5、到側(cè)墻裝配偏差的綜合傳遞關(guān)系表達(dá)式，最后結(jié)合裝配實(shí)例給出了側(cè)墻裝配偏差仿真的計(jì)算過程。
　　（3）基于響應(yīng)面分析的側(cè)墻裝配夾具穩(wěn)健設(shè)計(jì)
　　在側(cè)墻柔性裝配偏差建模方法的基礎(chǔ)上，對(duì)側(cè)墻裝配夾具進(jìn)行穩(wěn)健設(shè)計(jì)。首先介紹了裝配夾具穩(wěn)健設(shè)計(jì)的基本流程，主要包括側(cè)墻裝配夾具穩(wěn)健設(shè)計(jì)的參數(shù)分析與測(cè)點(diǎn)選擇、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、響應(yīng)面建模、目標(biāo)函數(shù)的建立與求解；然后在響應(yīng)面建模的基礎(chǔ)上提出了面向側(cè)墻質(zhì)量穩(wěn)定性的裝配夾具穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了側(cè)墻夾具定位方