柔性自适应汽车焊装夹具的研制

论文摘要

目前的制造模式在快速响应市场需求上显得有些不足,此外还存在着生产率与系统柔性间的矛盾。因此,必须探索新的制造模式以解决这些矛盾。在这种情况下,一些学者提出了可重构制造系统RMS（Reconfigurable ManufacturingSystem）这一制造哲理。汽车制造业是全球性重要支柱产业,在激烈的市场竞争中,必须根据市场需求,尽快地制造出客户满意的个性化汽车,主要表现为车身具有个性化,而底盘则可以变化很小或者不改变。焊装是汽车制造的四大工艺之一,焊装生产系统的快速高效建造是汽车制造业快速响应市场需求的重要条件之一。因此,将RMS这一制造哲理用于指导汽车焊装生产线的设计和制造工作,对增强汽车制造企业竞争力有重要意义。本论文的主要研究内容有:（1）综述快速可重构制造系统和夹具的发展,在可重构性基本理论的基础上,讨论了可重构汽车焊装夹具的概念。同时基于主动寻位原理提出柔性自适应安装优化的总体设计方案,依托可重构夹具本体方案设计自适应调整装置。研究和提出把组合夹具的结构灵活性和专用夹具的设计灵活性结合起来的观点。为完成可重构汽车焊装夹具的设计,应先对夹具进行元件和组件的划分,然后进行综合的计算机辅助设计。（2）研究了汽车焊装夹具快速重构设计技术。焊装夹具快速重构设计是汽车焊装生产重构实现的关键,其重点在于定位问题和元部件标准化。由于车身制件是薄板冲压件,具有在法向上易变形的特征,因此必须采用在第一基准面上的定位点数大于3的“N-2-1”定位原理,定位效果不仅取决于定位点的数量,而且取决于定位点的布置形式,有限元分析法是确定定位点数量与位置的最佳解决方案:讨论了焊装夹具元部件标准化和结构可重构化的设计方法。（3）以UG为工具建立夹具元件三维实体模块库。以ANSYS为工具进行了夹具部件的刚度分析,对夹具的变形进行校验。以ADAMS软件为工具对夹具的装配图进行机构的运动仿真,研究夹具动作的干涉与否,以及运动轨迹分析。（4）柔性自适应汽车焊装夹具已通过企业工程应用测试,实现了面向不同冲压件的快速重构,通过在线检测与自适应调整,使冲压件关键定位点的平均安装间隙稳定可控。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景与意义
• 1.2 夹具的发展及分类
• 1.3 柔性夹具概述
• 1.4 现有夹具存在的问题
• 1.5 可重构夹具研究现状
• 1.6 课题的来源和主要研究工作
• 第二章 可重构汽车焊装夹具的概念与组成
• 2.1 可重构性及其科学基础
• 2.2 汽车焊装及其N-2-1定位原理
• 2.3 可重构焊装夹具的含义和特点
• 2.4 可重构汽车夹具系统与现有其他夹具系统的比较
• 2.5 汽车焊装夹具的误差研究
• 2.6 本章小结
• 第三章 柔性自适应汽车焊装夹具的总体设计
• 3.1 汽车焊装夹具概述
• 3.3 可重构本体方案设计
• 3.4 自适应调整装置方案设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 可重构汽车焊装夹具结构设计与装配
• 4.1 可重构元件与组件的技术要求
• 4.2 可重构汽车焊装夹具元件的建立
• 4.3 可重构夹具组件的建立
• 4.4 夹具整体装配
• 4.5 有限元刚度检验
• 4.6 空间结构运动分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 气动控制方案设计
• 5.1 气动控制系统的组成
• 5.2 气路图及主要元器件选择
• 5.3 气动系统的控制
• 第六章 柔性自适应汽车焊装夹具的工程应用
• 6.1 三个工位工件对比分析
• 6.2 实际重构装配
• 6.3 实际测试
• 6.4 重构效益分析
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢