轿车车门装配误差检测与优化

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1、上海交通大学博士学位论文轿车车门装配误差检测与优化摘要轿车车门的装配质量是影响整车质量的重要因素之一。车门质量水平不仅反映了车体设计水平，而且也反映了制造厂的制造水平和管理水平。断以，轿车车门的设计、制造、装配质量问题，受到了国内外汽车制造商的普遍重视。美国轿车工业的“2mm工程”将车门的装配质量问题列为需要解决的首要问题之一J苯论文结合上海市汽车基金委和上海大众汽车有限公司的委托项目一“轿车车门装配误差检测与评价”的内容，从装配模型的建立、制造质量的评价、装配误差源的主成分识别、装配质量分析、数值模拟、焊接热一机祸合分析、夹具定位误差分析、基于约

2、束的装配优化等方面进行了深入的研究，解决了车门关闭力超重的问题，提出了切实可行的调整措施。粤体内容如下:1.建立了轿车车门的装配模型。根据NURBS曲线、曲面建模原理以及NURBS曲面G，光滑拼接算法，结合课题的要求，建立了轿车左后车门的三维CAD模型以及轿车整车车体装配模型。这些CAD模型是检验轿车设计尺寸的依据，也是评价零件加工质量的基础。为了考察加工质量，还根据三坐标测量机(CMM)的现场扫描数据建立了车门与侧围的配合部位实际几何模型。2.研究了目前SANTANA2000型轿车的制造质量问题。首先对车门、侧围、立柱等影响车门装配质量的关键部件

3、的加工质量进行了详细的统计分析，然后分析了安装密封条前后车门外板在X向和Y向的变形情况。本文首次将车门、侧围的实测数据与其理论数据进行比较，比较结果表明，车门、侧围等关键部件制造精度与理论值相比存在较大的差距，需要进行工装调整。车门在安装密封条前后在X向和Y向存在着较大的变形，说明车门的刚度存在着薄弱环节。此外，对立柱测试数据的分析结果表明，立柱在安装密封条前后变形较小，说明它的加工精度极高。3.采用多元统计分析方法一主成分分析法来识别轿车车门、侧围等关键部件的误差源，为识别轿车的装配误差源提供理论依据，并将理论分析结果与实测结果进行了比较，两者的

4、结果完全符合，从而表明主成分分析方法确实是一种十分有效的误差源识别方法。4.首次创造性地对车门在装配环境下的变形及其刚度进行研究、模拟，并利用CMM测量数据对分析结果进行验证。首先介绍了车门刚度分析的有限元数学模型。在有限元数学模型的基础上，建立了车门的CAE模型。接着，分别对车门在理论间隙下的X向变形、Y向变形、以及在X和Y综合作用下的变形进行分析。然后，对实测车门的受力变形、车门装配误差进行有限元分析。最后，对车门关闭力的大小进行了模拟，并提出了加强车门结构刚度的优化措施，通过对加强刚度前后的效果进行比较，发现车「刁在加强刚度后变形明显减小，从

5、而说明此方法是正确的。5.首次采用热一机祸合的有限元方法，分析车门铰链的焊接变形对车门变形的影响。首先定义了用于热一机藕合分析的数学模型。然后建立了车门铰链热一机祸合分析的有限元模型。在有限元模型的基础上，通过施加边界条件、载荷条件，再提交MARC软件进行热一机祸合计算。从有限元模拟过程可以看出，焊接铰链时在焊缝处和焊接影响区有较大的残余应力和位移，在远离焊缝处则残余应力和位移变得越来越小。说明机械夹持力对车门铰链焊接的残余应力和应变有一定的影响，所以机械夹持力不能太大。另外，对铰链焊接过程的热一机祸合分析结果表明，铰链焊接过程对车门变形的影响不大

6、。6.详细分析了轿车车门的装配质量。首先对车门铰链的控制参数进行定义，根据实测数据对这些控制参数进行了统计分析，并将第一次和第二次实测统计结果进行对比分析，分析结果表明第二次统计结果明显好于第一次。然后，对铰链安装误差对车门装配间隙的影响进行了分析，发现车门铰链的安装误差对车门装配间隙的影响幅度较大，需要对车门铰链的焊接及定位工艺进行调整。最后，对装配间隙与铰链偏差之间的关系进行了回归分析，找出铰链装配误差与车门最终装配间隙之间的量化关系。上海交通大学博士学位论文7.首次创造性地对车门装配误差及车门总装夹具和铰链焊接夹具的定位器的定位误差影响进行了

7、详细分析。首先根据夹具的设计原理误差一6点定位原理的约束条件，定义了夹具的6种典型的偏差模式。然后，通过装配建模，将发生定位误差的车门和侧围进行装配，分析其装配间隙的分布情况。并且根据实验测定的密封条实验性能曲线，分析不同的装配间隙对车门启闭力的影响，最后根据分析结果得到影响车门启闭力的最大因素的结论，从而为解决车门启闭力大的问题指明了方向。8.首次创造性地建立了基于约束的车门装配优化技术。利用轿车车门约束优化以及系统化调节车门夹具的方法，研究轿车车「〕最佳安装以及获得车门最佳装配质量的系统化方法。首先，定义了3个间隙质量指数，它们是:(1)相对于

8、设计标准的车门间隙宽度偏差;(2)车门间隙平行度;以及(3)轿车对轿车的间隙一致性。接着，将车门安装问题用公式表示成一个一