高速列車側墻裝配偏差建模及夾具穩(wěn)健設計方法研究.pdf

1、側墻是高速列車車體重要的承載部件，由數(shù)個大型中空鋁型材零件在多個工位上裝配而成。夾具偏差、零件制造偏差在裝配過程中傳遞、累積，最終形成側墻最終的尺寸偏差，其大小直接影響車體裝配質量和運營性能，如使用壽命、行車安全等，受到企業(yè)的高度重視。傳統(tǒng)基于剛性假設的裝配偏差模型為分析側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，基于剛體假設的裝配偏差建模方法難以準確模擬側墻的裝配過程。因此研究柔性薄板的裝配偏差建模及裝

2、配夾具的穩(wěn)健設計方法，是實現(xiàn)側墻尺寸精度控制與質量提升的關鍵。
　　本文首先介紹了側墻的結構及裝配工藝流程，通過對側墻尺寸檢測與評價方法分析，總結了目前側墻裝配過程中存在的質量問題；其次，針對側墻裝配工藝特點，提出了剛柔耦合的裝配偏差仿真分析方法，建立了側墻夾具因素與裝配偏差的影響關系模型，并開發(fā)相應的計算程序；進一步在偏差模型的基礎上，結合多元設計變量和質量指標的提取，提出了面向側墻質量穩(wěn)定性的裝配夾具穩(wěn)健設計方法，實現(xiàn)了夾具定

3、位方案的優(yōu)化設計。最后，通過CRH3列車車體側墻的實際案例分析，驗證了所提出的偏差仿真模型及夾具穩(wěn)健設計方法的有效性。
　　本文的主要內容如下：
　?。?）高速列車側墻裝配工藝流程與質量分析
　　針對側墻裝配工藝的特點，首先介紹了側墻的結構及其分類，詳細說明了側墻的性能要求及裝配工藝流程。進而分析了側墻裝配夾具定位的特點，通過對夾具定位的合理性簡化，提出了側墻反向裝配和正向裝配的定位方案。最后，結合側墻的尺寸偏差檢測與

4、質量評價分析，總結了目前裝配過程中存在的尺寸質量問題與潛在的偏差源因素。
　　（2）基于剛柔耦合分析的側墻裝配偏差仿真建模
　　針對高速列車側墻鋁合金型材的裝配特點，提出了基于剛柔耦合分析的側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算程序。在裝配偏差建模的過程中，采用確定性算法計算側墻在“3-2-1”定位方案下的裝配偏差，進一步利用影響系數(shù)法分析側墻過定位條件下的夾具因素對裝配偏差的影響，經耦合疊加后得

5、到側墻裝配偏差的綜合傳遞關系表達式，最后結合裝配實例給出了側墻裝配偏差仿真的計算過程。
　?。?）基于響應面分析的側墻裝配夾具穩(wěn)健設計
　　在側墻柔性裝配偏差建模方法的基礎上，對側墻裝配夾具進行穩(wěn)健設計。首先介紹了裝配夾具穩(wěn)健設計的基本流程，主要包括側墻裝配夾具穩(wěn)健設計的參數(shù)分析與測點選擇、試驗設計、響應面建模、目標函數(shù)的建立與求解；然后在響應面建模的基礎上提出了面向側墻質量穩(wěn)定性的裝配夾具穩(wěn)健設計方法，實現(xiàn)了側墻夾具定位方