本文關(guān)鍵詞：汽車車身中頻電阻點(diǎn)焊過程穩(wěn)定性在線評(píng)價(jià)

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【摘要】：電阻點(diǎn)焊是汽車車身的主要連接工藝。由于受到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)眾多因素的干擾,車身焊點(diǎn)質(zhì)量參差不齊,質(zhì)保措施必不可少。焊后探傷或破壞性抽檢均無法保證焊點(diǎn)得到100%檢測(cè),因此點(diǎn)焊質(zhì)量在線監(jiān)控成為了業(yè)內(nèi)公認(rèn)的保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率的最有效方法,但至今仍未實(shí)現(xiàn)。本文以實(shí)現(xiàn)車身焊點(diǎn)100%在線監(jiān)測(cè)為目標(biāo),開展了中頻點(diǎn)焊過程監(jiān)控與質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)的研究,通過改進(jìn)傳統(tǒng)點(diǎn)焊過程信息測(cè)量技術(shù),提出了兼顧測(cè)量準(zhǔn)確性與安裝實(shí)施性的監(jiān)測(cè)方法,以此為基礎(chǔ)研發(fā)了點(diǎn)焊監(jiān)控裝置并成功獲取現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù),建立了面向不同需求層次的過程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)算法,表征了焊點(diǎn)質(zhì)量的一致性,并識(shí)別了現(xiàn)場(chǎng)不穩(wěn)定因素,為點(diǎn)焊質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)提供新的研究思路。首先,本文進(jìn)行了中頻點(diǎn)焊過程電學(xué)量的測(cè)量技術(shù)研究。利用建模、仿真、實(shí)驗(yàn)等多種研究手段,指出傳統(tǒng)算法在計(jì)算中頻點(diǎn)焊次級(jí)電阻時(shí)存在誤差較大的問題:電壓電流有效值比值算法無法抑制電阻中的感性分量,次級(jí)電阻的典型計(jì)算誤差為35%;電壓電流平均值算法可在電流恒定時(shí)抑制電阻中的感性分量,但是在通電初期電流變化階段的典型計(jì)算誤差高達(dá)300%。針對(duì)該問題,本文提出了求解次級(jí)電阻的迭代算法:根據(jù)電壓平衡方程和能量平衡方程列出二元方程組,并使用雅克比迭代法進(jìn)行求解。研究結(jié)果表明,無論在恒流模式還是變電流模式下,采用該算法的計(jì)算結(jié)果都更接近真實(shí)電阻值,理論計(jì)算誤差不超過0.075%。隨后研究了中頻點(diǎn)焊過程機(jī)械量的測(cè)量技術(shù)。提出了在絲杠末端安裝旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量焊鉗動(dòng)電極位移的方法,有效消除了皮帶輪傳動(dòng)誤差,將測(cè)量精度提高至±4μm。同時(shí),提出了通過測(cè)量焊鉗臂應(yīng)變間接測(cè)量焊鉗靜電極位移的方法,測(cè)量精度可達(dá)±4.8μm。利用建模、實(shí)驗(yàn)等研究手段,指出靜電極位移在總電極間位移中占有相當(dāng)大的比例,通過同步測(cè)量動(dòng)、靜兩個(gè)電極的位移并進(jìn)行整合,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法忽略靜電極位移的不足,顯著提高了電極間位移的測(cè)量準(zhǔn)確性,理論測(cè)量誤差不超過±8.8μm。在測(cè)量技術(shù)的研究基礎(chǔ)上,本文研發(fā)了具有數(shù)據(jù)記錄與網(wǎng)絡(luò)通訊功能的中頻電阻點(diǎn)焊監(jiān)控裝置并成功應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)車身點(diǎn)焊監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析中,發(fā)現(xiàn)不同工件上相同位置焊點(diǎn)的電學(xué)量存在統(tǒng)一的變化趨勢(shì),但又表現(xiàn)出一定的離散性,最大差異可達(dá)110%。針對(duì)該現(xiàn)象,本文提出以過程穩(wěn)定性作為評(píng)價(jià)指標(biāo)的點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)控方法,用于評(píng)價(jià)質(zhì)量的一致性。首先建立了針對(duì)相同位置焊點(diǎn)的焊接過程整體穩(wěn)定性離線評(píng)價(jià)算法:統(tǒng)計(jì)電學(xué)量瞬時(shí)值的變異系數(shù),將其加權(quán)平均值作為穩(wěn)定性指標(biāo)。研究結(jié)果表明,該方法既能夠準(zhǔn)確表征焊點(diǎn)質(zhì)量的一致性,也能夠用于識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)不穩(wěn)定因素。將該方法應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),發(fā)現(xiàn)造成焊接過程穩(wěn)定性不良的主要因素是不良接觸狀態(tài),直接原因是裝配間隙過大與焊鉗姿態(tài)不佳。在此基礎(chǔ)上,本文又提出了針對(duì)單次焊接過程穩(wěn)定性的在線評(píng)價(jià)方法:計(jì)算相同位置焊點(diǎn)的電學(xué)量瞬時(shí)平均值并定義為“樣板”曲線,將單次焊接過程的電學(xué)量曲線與“樣板”曲線之間的差異作為穩(wěn)定性指標(biāo)。研究結(jié)果表明,具有良好穩(wěn)定性焊點(diǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布,根據(jù)3σ原則可將合格門限值設(shè)定為20%(eμ+3ζ)。通過比較每個(gè)焊點(diǎn)的在線評(píng)價(jià)指標(biāo)與合格門限值,實(shí)現(xiàn)了車身點(diǎn)焊過程100%在線監(jiān)測(cè)。該方法的評(píng)價(jià)結(jié)果以可疑焊點(diǎn)比例的形式展現(xiàn),能夠直觀地表征質(zhì)量的一致性,有助于識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)不穩(wěn)定因素,具有很強(qiáng)的生產(chǎn)指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U466;TG453.9

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